Đang tải... (xem toàn văn)
tính toán đầy đủ theo yêu cầu đồ án nền móng
PHẦN MĨNG CỌC I SỐ LIỆU CƠNG TRÌNH Số liệu tải trọng thiết kế - Tải Tiêu Chuẩn Loại tải trọng Móng cọc Tải trọng thẳng đứng N (kN) Tải trọng ngang Hy (kN) Tải trọng mô men Mx (kN.m) Tải trọng mô men My (kN.m) Bảng 1.1 Số liệu tải trọng 7430 130 150 II THÔNG TIN ĐỊA CHẤT _ Vị trí địa chất thuộc 15 Lê Thánh Tơn-Quận 1- Thành phố Hồ Chí Minh Gồm hố khoan: HK1, HK2, HK3, HK4, HK5 Độ sâu HK1 90m Độ sâu HK2 70m Độ sâu HK3 80m Độ sâu HK4 70m Độ sâu HK5 90m gồm lớp đất III XỬ LÝ SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT Bảng 2.1 tổng hợp thông tin địa chất Lớp Tên đất Độ sâu (m) Á sét, bùn, sét chảy 2.7 Bề dày trung bình (m) 2.7 Á sét, dẻo mềm Cát mịn đến thô,rời đến chặt vừa 5.1 2.4 33.9 Sét , nửa cứng đến cứng 42.3 Sét pha, dẻo cứng đến cứng 51.4 Đặc trưng lý W W k C = 24.3 % = 1.98 g/cm3 = 1.59 g/cm3 = 0.256 KG/cm2 = 16o30’ 28.8 W W k đn C = 24.6 % = 1.92 g/cm3 = 1.54 g/cm3 = 0.97 g/cm3 = 0.246 KG/cm2 = 15o20’ 8.4 W W k đn C = 23.3 % = 1.76 g/cm3 = 1.43 g/cm3 = 0.90 g/cm3 = 0.154 KG/cm2 = 13o 9.1 W = 20.0 % W = 1.84 g/cm3 k = 1.53 g/cm3 đn = 0.96 g/cm3 C = 0.147 KG/cm2 = 19o30’ Cát mịn 88.35 đến thô, chặt vừa đến chặt 36.95 W W k đn C = 17.3 % = 1.83 g/cm3 = 1.56 g/cm3 = 0.98 g/cm3 = 0.091 KG/cm2 = 23o30’ Hình 2.1 Mặt cắt địa chất IV PHƯƠNG ÁN MÓNG _ Tải trọng truyền xuống lớn _ Lớp đất nông nên ta chọn lớp đất làm lớp đất đăt mũi cọc V THIẾT KẾ MĨNG Chọn loại cọc, kích thước cọc _Chọn cọc bê tông cốt thép chế tạo sẵn có tiết diện 40x40 cm + Cọc dài 20m nối đoạn cọc dài 10m, phần cọc ngàm vào đài 0.2m, phần râu thép đập đầu cọc 0.4m, cọc nối với phương pháp hàn hạ phương pháp đóng + Chiều dài cọc làm việc là: lc= 20-(0.4+0.2)=19.4 m + Chọn sơ chiều cao đài 1m + Chiều sâu chôn đài 2m Xác định sức chiu tải cọc theo đất 2.1 Sức chiụ tải theo tiêu lý Theo điều 7.2.2.1 điều 12.3, TCVN 10304 – 2014, sức chịu tải trọng nén Qc,u cọc ép xác định sau: R c,u c ( cq q b A b u � cf f i li ) Trong đó: c : hệ số điều kiện làm việc cọc đất, c chiều sâu mũi cọc (m) 20 25 qb (kPa) 4800 5200 q b 4912 kPa xác định dựa vào bảng 2, TCVN 10304 – 2014, với chiều sâu chôn mũi cọc 21.4 (m), đất mũi cọc cát.hạt vừa cq :hệ số điều kiện làm việc đất mũi cọc, xác định dựa vào mục bảng 4, TCVN 10304 – 2014 cf =1 :hệ số điều kiện làm việc đất thân cọc, xác định dựa vào bảng TCVN 10304 -2014 2 A b :– diện tích cọc tựa lên đất, A b d 0, 0,16 m u: chu vi tiết diện ngang thân cọc, u 4.0, 1, m f i : cường độ sức kháng trung bình lớp đất thứ “i” thân cọc, xác định dựa vào bảng 3, TCVN 10304 – 2014 fi cf fi li Chiều Độ sâu lớp độ sệt/loại hạt dày (m) tb (m) (kN/m2) (kN/m) 1a 1.2 0.7 2.35 3.65 2.555 3.7 14.06 28.12 1b 0.62 0.4 4.9 15.5 6.2 6.1 42.1 84.2 8.1 44.1 88.2 10.1 46.1 92.2 12.1 48.1 96.2 hạt nhỏ 14.1 50.1 100.2 16.1 52.1 104.2 18.1 54.1 108.2 20.1 56.1 112.2 0.3 21.2 57.2 17.16 γcffili 839.635 Bảng 2.2 Bảng xác định giá trị ma sát thân cọc R u (cl) c ( cq q b A b u.� cf f i li ) 1.(1�4912 �0,16 1,6.839.64) 2129.34 kN R a (cl) o R u (cl) n k 1,15 �2129.34 1520.96 kN 1,15.1, Sức chịu tải thiết kế cọc xác định dựa theo dẫn điều 7.1.11 TCVN 10304 – 2014 Giả sử móng có từ 11 đến 20 cọc � k 1, : hệ số điều kiện làm việc, kể đến mức độ đồng đất sử dụng móng cọc, 1,15 móng nhiều cọc n 1,15 cơng trình thuộc cấp II 2.2 Sức chiụ tải theo tiêu cường độ đất Sức chịu tải cực hạn cọc theo công thức : R u (cd) R s R b u.�f si li A b q b Trong : R s : sức chịu tải cực hạn ma sát bên Rp : sức chịu tải cực hạn mũi cọc f s : ma sát bên đơn vị cọc đất qp : cường độ chịu tải đất mũi cọc u : chu vi cọc Ap : diện tích mũi cọc Sức chịu tải cho phép cọc tính theo cơng thức : R a cd R u cd R Rs p FSs FSp FS Trong : FSs : hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên (FSs 1.5 2.0) � Chọn FSs 1.5 hệ số an toàn cho sức chống mũi cọc (FSp 2.0 3.0) � Chọn FSp 2.3 Xác định sức chịu tải cực hạn ma sát Rs FSp R u.�f si li Thành phần chịu tải ma sát xung quanh cọc : s Ma sát đơn vị diện tích mặt bên cọc xác định theo công thức: f si 'h,i tg() c K o 'v,i tg c Trong : c : lực dính mũi cọc đất u : chu vi tiết diện ngang cọc u �d c �0.4 1.6 (m) h,i ' K o �'v,i : ứng suất pháp tuyến hữu mặt cắt bên cọc (kN/m2) Với: 'v,i i' �h i : ứng suất hữu độ sâu tính tốn ma sát bên K o K s sin i : hệ số áp lực ngang lớp đất thứ i a : góc ma sát cọc đất lớp 'vi Bề dày li (kN/m2) Độ sâu (m) (độ) fsi f si li (kN/m) C (kN/m2) Ko (kN/m2) 1a 2.7 0.7 46.53 16 030� 25.6 0.716 35.46 1b 5.1 2.4 77.22 16 030� 25.6 0.716 41.98 21.4 16.3 85.13 150200 24.6 0.736 41.77 fsi.li 24.822 100.752 680.851 806.425 R s 1,6 �806.425 1290.28 kN Xác định sức chịu tải cực hạn kháng mũi Rp R p A p q p Trong đó: Ap : diện tích tiết diện ngang mũi cọc (m2) q b : cường độ đất mũi cọc vị trí 31,8m (kN/m2) Theo Terzaghi: Với: q p 0, 4..d p N 'v N q 1,3.c.N c Nc , N , Nq : hệ số chịu tải trọng phụ thuộc vào góc ma sát đất N 2.665 N q 4.884 N c 13.180 mũi cọc, với 15 20�tra bảng ( tra bảng 3.5: N ;N ;N hệ số sức chịu tải c q Terzaghi, sách Châu Ngọc Ẩn) o c : lực dính đất mũi cọc, c 24.6 kN m : trọng lượng riêng độ sâu mũi cọc, đn 9.7 kN m dp : cạnh cọc, d p 0, m 'v ứng suất có hiệu theo phương thẳng đứng đất gây cao trình mũi cọc σ� γ i h i = 19.8 �5.1+19.2 �0.2+9.7 �16.1 261 kN m =� : hệ số phụ thuộc vào hình dạng cọc lấy 0,4 cọc vuông � q p 0.4 �9.7 �0.4 �2.665 261�4.644 1.3 �24.6 �13.18 1643 kN m R A p �q p 0.16 �1643 262.88 kN Vậy: p Sức chịu tải theo cường độ đất Ru Sức chịu tải cực hạn cọc theo đất là: R u R s R p 1290.28 262.88 1553.16 kN Sức chịu tải cho phép cọc là: R R R 1290.28 262.88 R a cd u s p 974.72 kN FS FSs FSp 1.5 2.3 2.3 Sức chịu tải cọc theo SPT Sức chịu tải cho phép cọc theo công thức Nhật Bản: R c,u q b A b u.�(f ci lci fsi ls i ) Trong đó: q b : cường độ chịu tải đất mũi cọc 21.4 m Ap : diện tích mũi cọc u 4.d 4.0, 1,6 m u: chu vi tiết diện ngang cọc, f c,i l : cường độ có sức kháng đoạn cọc có chiều dài c,i nằm lớp đất dính thứ i (kN/m2) fs,i : cường độ có sức kháng trung bình đoạn cọc có chiều dài ls,i nằm lớp đất rời thứ i (kN/m2) Sức kháng đất mũi cọc R b q b A b 4200 �0.16 672 kN Trong đó: q b :cường độ sức kháng mũi cọc với mũi cọc nằm đất dính cho cọc đóng 21.4 m có: q b 300N p 300 �14 4200 kN m Np số SPT trung bình khoảng 4d phía 1d phía mũi cọc Sức kháng đất lên thân cọc R s u.�(f ci lci fsi lsi ) Cường độ sức kháng đất dính: f c,i p f L cu,i cu p ' : hệ số điều chỉnh, phụ thuộc vào tỷ số v tỉ lệ kháng cắt khơng nước lớp đất dính ứng suất pháp hữu hiệu theo phương thẳng đứng, xác định biểu đồ G.2.a, TCVN 10304 – 2014 L fi : hệ số điều chỉnh theo độ mảnh d cọc đóng, xác định theo biểu đồ dựa vào tỉ số chiều dài cọc l cạnh cọc vuông d c ui : cường độ sức kháng cắt khơng nước đất dính, xác định từ số SPT đất dính: c ui 6, 25.N ci Cường độ đất dính lc,i Lớp đất (m) 1a 1b NSPT c ui 'v 0.7 6,25 46.53 2.4 16 31.25 77.22 cu 'v 0.13 0.40 p L d fl f ci f c,i �lc,i 48.5 6.25 4.375 0.75 48.5 23.44 56.25 60.625 Cường độ sức kháng đất rời fsi = Với 10Ns,i Ns,i : Chỉ số SPT trung bình lớp đất rời i Lớ p Độ dà y (m ) Ns,i 17 11 13 16 19 18 19 15 fsi fsi �lc,i 56.6 36.6 43.3 53.3 63.3 60 63.3 113.3 73.33 86.66 106.6 126.6 120 126.6 50 100 10 Biều đồ ứng suất dọc thân cọc -1000 0.000 1000 2000 3000 4000 5000 -0.500 -1.000 -1.500 -2.000 -2.500 Kiểm tra độ bền cọc vận chuyển lắp dựng: _Đây toán kiểm tra: Kiểm tra dựa vị trí đặt sẵn móc cầu, kiểm tra theo sơ đồ vận chuyển đoạn móc cầu đặt vị trí cách đầu cọc đoạn 0,3L _Trọng lượng thân cọc kể đến hệ số động cẩu lắp dựng cọc: q b c h c n. bt 0.4 �0.4 �1.6 �25 6, kN m n = 1.6 vận chuyển n = 1.4 lắp dựng (TCVN 5574 : 2012 mục 4.2.4), để đảm bảo an toàn ta dùng hệ số n =1.6 cho trường hợp Khi vận chuyển: Với a 0.3L qL2 6.4 �32 M1 28.8 kNm 2 qL2 6.4 �4 M M1 28.8 kNm 8 23 Khi lắp dựng: Với a 0.3L q.L2 6.4 �32 M3 28,8 kNm 2 M4 M qL2 28.8 6.4 �7 24.8 kNm 8 24 Vậy momen lớn lắp dựng cẩu cọc là: M M1 28.8(kNm) Chọn lớp bê tông bảo vệ abv = 25 (mm) Giả thiết a = 40(mm) => ho = h - abv = 400 – 40 = 360 (mm) M 28.8 �106 m 0.0383 R b b.h o2 14.5 �400 �360 m 2. m �0.0383 0.0391 As m R b b.h 0.0391 �14.5 �400 �360 291(mm ) Rs 280 Vậy thép dọc chọn cọc 2∅16 (1 bên) As = 402 (mm2) thõa mãn Tính tốn đoạn cốt thép làm móc cẩu: _Lực kéo móc cẩu trường hợp cẩu lắp cọc: Fk q.L Lực kéo tính gần sau: Fk q.L 6,4.10 64(kN) Diện tích cốt thép móc cẩu: As Fk 64 229(mm ) 3 R s 280.10 Chọn thép móc cẩu ϕ18 (As = 254 mm2 ) 25 10 Kiểm tra điều kiện chọc thủng cho đài a Điều kiện chống xuyên thủng Pxt Pcxt a bv 200 mm _Chọn _Chiều cao làm việc: h o h đài a bv 0.2 0.8m _Chọn sơ tiết diện cột Fcot N tt 7430 �1.15 (1.2 �1.5) 0.71 �0.88(m2) Rb 14500 Chọn cổ cột có kích thước 0.9x0.9 m o Tháp xuyên thủng nghiên góc 45 theo phương 900 o 800 45 200 800 o 200 45 900 400 400 1200 12 11 y 13 14 1200 2801 x 3200 400 5600 400 10 3100 400 1200 1200 1200 1200 400 26 _Lực gây xuyên thủng cọc nằm ngồi tháp xun gây có độ lớn Pxt P1 P5 P6 P10 P11 P14 0.6(P2 P4 P7 P9 ) (P3 P8 ) �645.221 �699.888 652.055 693.055 0.6(2 �658.88 �686.22) (2 �672.55) = 6153.86 (kN) Pcx 0.75R btScx 0.75 �900 �2.5 �2.5 4218.75(kN) � Pcx Pxt _Chọn lại chiều cao đài h=1.3 m _Chiều cao làm việc: h o h đài a bv 1.3 0.2 1.1m 900 200 o 1100 45 200 o 1100 45 900 400 400 1200 12 11 y 13 14 1200 3100 x 3200 400 5600 10 400 3100 400 1200 1200 1200 1200 400 Pxt P1 P5 P6 P10 P11 P14 �645.221 �699.888 652.055 693.055 4035.328(kN) Pcx 0.75R btScx 0.75 �900 �3.1 �3.1 6486.75(kN) � Pcx Pxt 27 Vậy chiều cao đài h đài 1,3 m thoả điều kiện xun thủng đài b Tính tốn bố trí thép cho đài móng (ta quy dạng sơ đồ tính để tính moment chọn thép ) Xem đài cọc dầm congson đầu ngàm vào mép cột, đầu tự do, giả thuyết đà tuyệt đối cứng _Xác định sơ đồ tính biểu đồ nội lực + Theo phương cạnh dài: mặt cắt I-I 900 o 750 200 1100 45 I 1950 1350 150 p a p b p c p d p(kN) I 400 I 1200 x 12 11 13 y 3200 400 5600 400 14 1200 M(kNm) 400 400 1200 1200 10 MI-I I 1200 1200 400 7 P13 �679.388 594.46 Ta cóPa= (kN) Pb= P4 P9 686.221�2 1372.44 (kN) P = P14 693.055 (kN) c Pd= P5 P10 699.888 �2 1400 (kN) Moment mặt ngàm I – I 28 M II �Pi ri 594.46 �0.15 1372.44 �0.75 693.055 �1.35 1400 �1.95 4784 kNm 900 o 200 1100 45 400 1200 750 x II II 12 y 13 14 1200 11 3200 400 5600 400 1150 400 400 1200 1200 1200 p p(kN) p M(kNm) e 10 1200 400 750 1150 e MII-II Ta cóPe= P1 P2 P3 P4 P5 645.221 658.88 672.555 686.221 699.888 3363 (kN) Moment mặt ngàm II – II M II II �Pi ri 3363 �0.75 2523 kNm Trong đó: Pi : tổng phản lực dãy cọc thứ “i” bên phía moment cần tính ri : khoảng cách từ tim dãy cọc thứ “i” bên phía cần tính moment đến mép cột Diện tích cốt thép theo phương I – I m M II 4784 �106 0,0852 b R b b.h o 1�14.5 �3200.11002 29 2. m �0.0852 0, 0892 As . b R b b.h o 0.0892 �� 14.5 �3100 �1100 15752 mm Rs 280 Chọn 20ϕ32 A s 16085 mm Khoảng cách cốt thép a 3100 2.50 150 mm 20 chọn a = 150 (mm) Diện tích cốt thép theo phương II – II m M II II 2523 �106 0.0257 b R b b.h o �14.5 �5600 �1100 2. m �0.0257 0, 026 As . b R b b.h o 0.026 �� 14.5 �5600.1100 8294 mm Rs 280 Chọn 27ϕ20 A s' 8482 mm Khoảng cách cốt thép a 5600 2.50 203 mm 27 chọn a = 200 (mm) 30 x 12 13 y 14 1200 11 Ø20a200 3200 400 400 1200 400 5600 400 400 1200 1200 1200 1200 400 Ø32a150 11 Kiểm tra điều kiện đất mũi cọc 11.1 Xác định khối móng quy ước 31 Do cọc cắm qua lớp khơng đồng nên nên góc để mở rộng để xác định ranh giới khối móng quy ước tính từ 2/3 lớp thứ mở rộng góc 30o Kích thước khối móng quy ước xác định dựa vào điều 7.4.4 phụ lục C, TCVN 10304 – 2014 Xác định góc truyền lực: �15o31' � �II,tb � a l c tan � � 19.4.tan � � 1,32 �4 � � � Trong đó: II,tb : góc ma sát tính tốn trung bình đất II,i li 16o30'�3.1 15o 20'�16.3 � II,tb 15o31' 3.1 16.3 �li 32 Với: II,i : góc ma sát tính tốn lớp đất có chiều dày l i mà cọc xuyên qua li: chiều dài đoạn cọc lớp đất thứ “i” Chiều dài cọc đất (dưới đáy đài) lc 19.4m Diện tích đáy móng khối quy ước: Fqu Bqu Lqu Bề rộng móng khối quy ước theo phương x: Bqu B 2d 2a 3.2 0.4 �1.32 5, 44 m Chiều dài móng khối quy ước theo phương y: L qu L 2d 2a 5.6 0.4 �1.32 7.84 m Chiều cao móng khối quy ước: H qu lc Df 19.4 21.4 m Diện tích móng khối quy ước: Fqu Bqu Lqu 5.44 �7.84 42.65 m 11.2 Xác định ứng suất móng khối qui ước a, Tải trọng tác dụng lên khối móng quy ước _Trọng lượng thân đài G tb h.Bđàiđài L 22 �2 �3.1�5.6 763.84 kN _Trọng lượng thân cọc G c n. c Lc Fc 14 �25 �19.4 �0.16 1086 kN _Trọng lượng đất móng khối quy ước (không kể trọng lượng cọc đài) Lớp thứ i i hi (m) i h i 33 (kN/m3) 19.8 19.2 9.7 Tổng 5.1 0.2 16.1 21.4 tb,qu G Fqu H qu n.Fc lc Fđài h tb,qu (kN/m2) 100.98 3.84 156.17 261 12.14 42.65 �21.4 14 �0.4 �19.4 3.1 �5.6 �2 12.14 10132 kN _Trọng lượng móng khối quy ước G qu G G G c 10132 763.84 1086 11982 kN b, Kiểm tra ổn định đáy móng khối quy ước _Tải trọng tác dụng quy đáy móng khối quy ước �M tc qu N tc G qu 7430 11982 19412 kN M tcx H y tc 21.4 150 130 �21.4 2932 kNm 900 0.000 m 1100 tc qu 200 �N -2.0m Nqu Mqu -21.4m 7840 34 _Ứng suất đáy móng khối quy ước: Ptb,qu tc P P tc qu Fqu tc max,qu tc �N N � Fqu N � Fqu ex Với tc (1 tc (1 �M �N 19412 455 kN m 42.65 6e x 6e y 19412 �0.151 ) (1 ) 584 L B 42.65 3.2 6e x 6e y 19412 �0.151 ) (1 ) 326 L B 42.65 3.2 tc yqu tc qu 0 ey �M �N tc x qu tc qu (kN/m2) (kN/m2) 2932 0.151 19412 (m) _Sức chịu tải đất theo trạng thái giới hạn thứ 2: R tc m1.m A.b. II B.D f 'II D.c II k tc Trong đó: m1 1,2 (Bảng 15, TCVN 9362 – 2012) m (Bảng 15, TCVN 9362 – 2012) k tc 1 II 15o 20� � A 0.337;B 2.3429;D 4,8966 (Bảng 14, trang 25 TCVN 9362 – 2012) cII 24.6 (kN/m2) b Bqu 5, 44 m : bề rộng đáy móng khối quy ước II 9,7 kN m3 : dung trọng lớp đất đáy móng quy ước 'II 12.14 kN m3 Df 21.4 m : dung trọng trung bình từ đáy móng quy ước lên mặt đất tự nhiên : chiều dài khối móng quy ước 35 R tc 1.2 �1 0.337 �5.44 �9.7 2.3429 �21.4 �12.14 4.8966 �24.6 896.3 kN m2 Điều kiện ổn định đất khối đáy móng quy ước tc �Pmax 584 kN m �1, 2.R tc 1.2 �896.3 1076 kN m � � tc tc �Ptb 455 kN m �R 896.3 kN m � tc � �Pmin 326 kN m Thỏa Vậy khối móng quy ước thỏa điều kiện ổn định đất c Tính lún cho khối móng quy ước Ứng suất thân đáy khối móng quy ước: bt � i h i 19.8 �5.1 0.2 �19.2 16.1 �9.7 261 kN m Áp lực gây lún đáy khối móng quy ước: Pgl Ptbtc bt 455 261 194 kN m Ứng suất gây lứn đáy khối móng quy ước: gl K o Pgl Với Ko tra bảng C.1 trang 74, TCVN 9362 – 2012 Chiều cao phân lớp h i 0, �0,4 Bqu �2 m 1,088 �2,176 m Chọn hi m Độ sâu hi 2.z Bqu 21.4 23.4 25.4 27.4 28.4 0,55 1,09 1,64 2,18 Lqu Bqu Ko 1,2 0,8735 0,5836 0,3708 0,3 gl bt (kN/m2) 194 169.46 113.22 71.94 58.2 (kN/m2) 261 280.4 299.8 319.2 338.6 36 5.gl � bt �58.2 291 �340,3 kN m Dừng tính lún Điều kiện biến dạng móng: n S � i glzi h i i 1 E 0i Trong đó: = 0,8 : hệ số thứ nguyên (trang 76, TCVN 9362 – 2012) Eo mô-đun tổng biến dạng hi Độ sâu 23.4 25.4 27.4 28.4 Lớp phân tố (điểm) (0-1) (1-2) (2-3) (3-4) Chiều dày hi (m) Ứng suất gây lún tb (kN/m2) Mô-đun E o,i (kN/m2) 181.73 6000 141.34 92.58 65.07 gl zi 6000 6000 6000 Si �S 9.8 S gh Si �102 (m) 0.04 0.03 0,02 0,008 0.098 10 cm 37