Đang tải... (xem toàn văn)
SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌCSức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu vật liệu làm cọc theo TCVN 5574:2018.Sức chịu tải dài hạn của cọc (khi chịu tải trọng công trình):+ K – hệ số tỉ lệ lấy từ bảng A.1 – TCXD 10304 – 2014(Lớp 1 là bùn sét với IL > 1, nên vì an toàn ta xem hệ số nền K lớp 1=0)Lớp đấtLoại đấtĐộ sệtBề dày liK (kNm4)K×li1Bùn sét, trạng thái chảyIL = 1.214002Sét pha, trạng thái dẻo mềmIL=0.575.18400428403Cát pha, trạng thái dẻoIL=0.3620.18800176880Tổng29.2219720K = (∑▒〖K×li〗)n = 21972029.2 = 7524.67 (kNm4)+ bc – Chiều rộng quy ước của cọc ( d=0.4 < 0.8m )bc = 1.5d + 0.5 = 1.5×0.4 + 0.5 = 1.1 (m)+ Eb – module đàn hồi của bê tông theo TCVN 5574 – 2018Eb = 3×107 (kNm2)+ I – momen quán tính tiết diện cọc theo phương của lực tác dụngI = (〖(0.4×0.4〗3))12 = 0.00213 (m4)+ Bán kính quán tính : r = √(IA) = √(0.00213(0.4)2 ) = 0.115 (m)+ bd: hệ số biến dạng xác định theo công thức bd = √(5(Kb_c)(E_b I)) =√(5(7524.67×1.1)(3×107×0.0021)) = 0.66+ l1 là chiều dài tính đổi (xem cọc như ngàm tại vị trí cách mép dưới đài cọc một đoạn l1 khi làm việc)l1 = lo + 2α_ε = 0 + 20.66 = 3.01 (m)+ Chiều dài tính toán của cọc trong trường hợp làm việc dài hạn:lo,1 = v2l1 = 0.5×3.01 = 1.505 (m)+ Độ mảnh : = lo,1r = 1.5050.115 = 13.04Trong đó:v2 = 0.5 (thanh hai đầu ngàm)+ Hệ số uốn dọc:Do 13.04 => = 0.857 (Tra bảng 16 TCVN 5574:2018)+ Sức chịu tải dài hạn của vật liệu :Qa(vl)(dài hạn) = ×(b2×Rb×Ab + Rsc×As)= ×(0.9×14500×(0.424××0.01252) + 350000×4××0.01252)= 2356.4 (kN)2.2 Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền: (mục 7.2.2 TCVN 10304:2014) Sức chịu tải của cọc BTCT tính theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền được tính như sau:Rc,u = c ( cqqpAb + u ∑▒〖γ_cf f_i l_i 〗) = ×(×4400×0.16 + 1.6×1068.5) = 2172.3 (kN)Trong đó: c: hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, c = 1;+ qb: cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc, lấy theo Bảng 2 (TCVN 103042014)qb = 4400 (kNm2) (do IL = 0.36, độ sâu mũi cọc là 30.5m)+ u : chu vi tiết diện ngang thân cọc;u = 4d = 4×0.4 = 1.6 (m)+ Ab : tiết diện ngang thân cọc;
Lớp Trạng thái tự đất nhiên Độ ẩm (%) Tỷ trọng riêng Gs Giới hạn chảy WL (%) Giới hạn dẻo WP (%) Bùn sét, xám xanh 75.41 2.626 68.81 36.44 đen, trạng thái chảy Sét pha, nâu vàng - xám trắng, trạng 22.37 2.701 28.1 14.73 thái dẻo mềm Cát pha, xám trắng, nâu vàng, 18.86 2.675 23.03 16.51 trạng thái dẻo ctc wtc kN/m3 kN/m2 tc ° wtt tt ctt TTGH1 TTGH2 TTGH1 TTGH2 TTGH1 TTGH2 15.3 5.85 3°42'27'' ÷ 7.7 4.8 ÷ 6.9 2°8'21'' ÷ 5°15'36'' 2°47'3'' ÷ 4°36'38'' 19.4 20.6 10°3'21'' 15.6 ÷ 25.6 17.7 ÷ 23.5 7°57'50'' ÷ 12°7'17'' 8°49'32'' ÷ 11°16'37'' 20.15 10.04 21°37'38'' 5.2 ÷ 14.9 ÷ 13.1 20°44'4'' ÷ 22°30'33'' 21°4'8'' ÷ 22°10'53'' 19.79 ÷ 19.85 ÷ 20.081 20.025 BẢNG TỔNG HỢP THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT GIA PHÚ THIẾT KẾ MÓNG CỌC I - - XÁC ĐỊNH SƠ BỘ KÍCH THƯỚC CỌC VÀ ĐÀI 1.1 Sơ đồ móng cọc số liệu tính tốn Giá trị tính toán: Ntt(kN) MttX(kNm) HttY(kN) MttY(kNm) HttX(kN) 3179 155 121 164 112 Giá trị tiêu chuẩn: Với hệ số hoạt tải n = 1.15 Ntc(kN) MtcX(kNm) HtcY(kN) MtcY(kNm) HtcX(kN) 2764 135 105 143 97 Ntt Ntt HYtt MXtt Bê tơng có cấp độ bền B25 B25 Rb Rbt Eb b 14500 1050 0.9 3×107 - HXtt MYtt - Thép chịu lực: CB300-T CB400-V Rs 260000 Rs 350000 Rsw 210000 Rsw 280000 1.2 Chọn sơ kích thước đài + Chọn sơ chiều sâu đặt đài móng Df = 1.3 (m) + Chọn sơ bề rộng đài 2.5 (m) + Chọn sơ chiều cao đài móng (m) 1.3 Kích thước sơ cọc - Chọn sơ kích thước cọc + Chọn cọc vng có cạnh D = 0.4 m - Chọn độ sâu mũi cọc: + Cọc cắm vào lớp đất : + Chiều dài mũi cọc đến đáy đài cọc 29.2m + Cọc ngàm vào đài a1 = 0.1 (m) + Phần cốt thép neo vào đài cọc : a2 = (30 ÷ 40)ф = (0.6 ÷ 0.8) Chọn a2 = 0.7 m + Chiều dài thực cọc: 30 (m) Chọn đoạn cọc dài 10 (m) 1.4 Chọn sơ cốt thép cọc (cốt đai cốt dọc cọc) - Thép dọc chịu lực: 4ф25 - Cốt đai : ф6 - Vỉ thép ф6 lưới ô vuông 50 x 50 đầu cọc - Đai xoắn đàu mũi cọc ф6a50 - Thép móc cẩu cọc 2ф6 II SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC 2.1 Sức chịu tải cọc theo tiêu vật liệu làm cọc theo TCVN 5574:2018 - Sức chịu tải vật liệu cọc : + K – hệ số tỉ lệ lấy từ bảng A.1 – TCXD 10304 – 2014 (Lớp bùn sét với IL > 1, nên an toàn ta xem hệ số K lớp 1=0) Lớp Bề dày K Loại đất Độ sệt K×li đất li (kN/m4) Bùn sét, trạng thái chảy IL = 1.21 0 Sét pha, trạng thái dẻo mềm IL=0.57 5.1 8400 42840 Cát pha, trạng thái dẻo IL=0.36 20.1 8800 176880 Tổng 29.2 219720 K= ∑ K×li 𝑛 = 219720 29.2 = 7524.67 (kN/m4) + bc – Chiều rộng quy ước cọc ( d=0.4 < 0.8m ) bc = 1.5d + 0.5 = 1.5×0.4 + 0.5 = 1.1 (m) + Eb – module đàn hồi bê tơng theo TCVN 5574 – 2018 Eb = 3×107 (kN/m2) + I – momen quán tính tiết diện cọc theo phương lực tác dụng I= (0.4×0.43 ) 12 = 0.00213 (m4) + Bán kính quán tính : r = √I/A = √0.00213/(0.4)2 = 0.115 (m) + bd: hệ số biến dạng xác định theo công thức 𝐾𝑏 7524.67×1.1 bd = √ 𝑐 = √ = 0.66 𝐸 𝐼 3×107 ×0.0021 𝑏 + l1 chiều dài tính đổi (xem cọc ngàm vị trí cách mép đài cọc đoạn l1 làm việc) l1 = lo + 𝛼𝜀 =0+ 0.66 = 3.01 (m) + Chiều dài tính tốn cọc trường hợp làm việc dài hạn: lo,1 = v2l1 = 0.7×3.01 = 2.11 (m) Trong đó: v2 = 0.7 (thanh đầu ngàm đầu ngàm trượt) + Độ mảnh : = lo,1/r = 2.11/0.115 = 18.35 < 20 + Hệ số uốn dọc: Do = 18.35 = 1.028 – 0.00002882 – 0.0016 = 1.028 – 0.0000288×18.352 – 0.0016×18.35 = 0.99 + Sức chịu tải vật liệu : Qa(vl)(dài hạn) = ×(b2×Rb×Ab + Rsc×As) = ×(0.9×14500×(0.42-4××0.012) + 350000×4××0.012) = 2484.3 (kN) 2.2 Sức chịu tải cọc theo tiêu lý đất nền: (mục 7.2.2 TCVN 10304:2014) - Sức chịu tải cọc BTCT tính theo tiêu lý đất tính sau: Rc,u = c ( cqqpAb + u ∑ γcf fi li ) = ×(×4400×0.16 + 1.6×1056.8) = 2155.4 (kN) Trong đó: + c: hệ số điều kiện làm việc cọc đất, c = 1; + qb: cường độ sức kháng đất mũi cọc, lấy theo Bảng (TCVN 10304-2014) qb = 4400 (kN/m2) (do IL = 0.36, độ sâu mũi cọc 30.5m) + u : chu vi tiết diện ngang thân cọc: u = 4d = 4×0.4 = 1.6 (m) + Ab : tiết diện ngang thân cọc: Ab = 0.42 = 0.16 (m2) + fi: cường độ sức kháng trung bình lớp đất thứ i thân cọc, lấy theo bảng (TCVN 10304:2014) + cq cf : tương ứng hệ số điều kiện làm việc đất mũi thân cọc có xét đến ảnh hưởng phương pháp hạ cọc đến sức kháng đất (Bảng TCVN 10304 – 2014) + Lớp 1: (Do IL > nên ta tính theo nguyên lí chung) 𝜎1′ 𝑙 = 1 + tbDf = (−)×2 + 22×1.3 = 39.2 (kN/m2) = k×𝜎1′ tan3 = (1-sin)×𝜎1′ ×tan3 = (1- sin())× 39.2× tan() = (kN/m2) Độ Độ Tên lớp Loại đất Độ sâu sâu Li sệt fi cf cffiLi TB IL Bùn sét, trạng thái chảy 1.3 5.3 3.3 1.41 5.64 Sét pha, trạng thái dẻo mềm 5.3 6.15 1.7 0.57 20.2 34.3 Sét pha, trạng thái dẻo mềm 8.7 7.85 1.7 0.57 21.0 35.7 Sét pha, trạng thái dẻo mềm 8.7 10.4 9.55 1.7 0.57 21.3 36.3 Cát pha, trạng thái dẻo 10.4 12.4 11.4 0.36 40.0 80.1 Cát pha, trạng thái dẻo 12.4 14.4 13.4 0.36 41.8 83.6 Cát pha, trạng thái dẻo 14.4 16.4 15.4 0.36 43.5 87.0 Cát pha, trạng thái dẻo 16.4 18.4 17.4 0.36 45.0 90.0 Cát pha, trạng thái dẻo 18.4 20.4 19.4 0.36 46.5 93.1 Cát pha, trạng thái dẻo 20.4 22.4 21.4 0.36 48.1 96.1 Cát pha, trạng thái dẻo 22.4 24.4 23.4 0.36 49.6 99.2 Cát pha, trạng thái dẻo 24.4 26.4 25.4 0.36 51.1 102.2 Cát pha, trạng thái dẻo 26.4 28.4 27.4 0.36 52.6 105.2 Cát pha, trạng thái dẻo 28.4 30.5 29.45 0.36 54.1 108.3 ∑ γcf fi li 1056.7 Bảng tổng hợp fi , cq cf 2.3 Sức chịu tải cọc theo tiêu cường độ đất (phụ lục G.2 TCVN 10304:2014) Rc,u = qpAb + u ∑ fi li = Qp + Qs = 883.2 + 376.8 = 1260 (kN) f1 2.3.1 Thành phần chịu tải ma sát xung quanh cọc: Qs = u × ∑ fi li Trong đó: u chu vi cọc, u = 4d = 4×0.4 = 1.6 (m) fsi : thành phần ma sát đơn vị cọc lớp đất thứ I (kN/m2) ′ 𝐼 𝐼 fsi = 𝜎ℎ𝑖 ×tan 𝜑𝑎𝑖 + 𝑐𝑎𝑖 i : góc ma sát cọc đất, cọc bê tông, lấy với góc ma sát đất tương ứng với trạng thái giới hạn I; ′ 𝜎ℎ𝑖 : ứng suất hữu hiệu đất theo phương vng góc với mặt bên cọc lớp đất thứ i (kN/m2) li : chiều dày lớp đất thứ i (m) ki: hệ số áp lực ngang đất lên cọc ki = – sin φIai + Lớp 1: Bùn sét Lớp đất Bề dày (m) cI min(kN/m2) φI min(độ) 4 2.14 cI min(kN/m2) 15.6 φI min(độ) 7.96 k1 = – sin(2.14) = 0.96 + Lớp 2: Sét pha Lớp đất Bề dày (m) 5.1 k2 = – sin(7.96) = 0.86 + Lớp : Cát pha: Tên lớp Lớp đất Bề dày (m) cI min(kN/m2) φI min(độ) 20.1 5.2 20.73 k3 = – sin(20.73) = 0.65 Độ sâu Độ sâu TB 1.3 3.3 2.3 3.3 5.3 4.3 5.3 6.15 8.7 7.85 8.7 10.4 9.55 10.4 12.4 11.4 12.4 14.4 13.4 14.4 16.4 15.4 16.4 18.4 17.4 18.4 20.4 19.4 20.4 22.4 21.4 22.4 24.4 23.4 24.4 26.4 25.4 26.4 28.4 27.4 28.4 30.5 29.45 Qs Li 2 1.7 1.7 1.7 2 2 2 2 2 ' 63.79 74.39 90.37 106.35 122.33 142.63 162.93 183.23 203.53 223.83 244.13 264.43 284.73 305.03 325.33 k 0.96 0.96 0.86 0.86 0.86 0.65 0.65 0.65 0.65 0.65 0.65 0.65 0.65 0.65 0.65 fi 6.4 6.8 28.2 30.5 32.7 59.2 66.9 74.5 82.2 89.9 97.6 105.3 113.0 120.6 128.3 Qs 12.8 21.7 76.8 82.9 89.0 189.4 214.0 238.5 263.1 287.7 312.3 336.9 361.5 386.1 410.6 3283.2 2.3.2 Thành phần sức chịu mũi đất mũi cọc: (theo Tezaghi) + Lớp 3: có φI = 20.73 => Nq = ; N = 5.8 ; Nc = 18.4 Qp = Ab × (1.3×cI min×Nc + ’z×Nq + 0.3××Df×N) = 0.42 × (1.3×5.2×18.4 + ×8 + 0.3××1.3×5.8) = (kN) Qa = 𝑄𝑠 𝐹𝑆𝑠 + 𝑄𝑝 𝐹𝑆𝑝 = 3283.2 1.7 + 443.62 = 2153.12 (kN) Trong đó: Qs : Sức chịu tải cực hạn ma sát (kN) Qp: Sức chịu tải cực hạn kháng mũi FSs : hệ số an toàn cho thành phân ma sát bên, lấy 1.5 – 2.0 FSp : hệ số an toàn cho sức kháng mũi lấy 2.0 – 3.0 2.4 Sức chịu tải cọc tính theo kết xuyên tiêu chuẩn (SPT) (phụ lục G.3 TCVN 10304:2014) Theo công thức viện kiến trúc Nhật Bản (1998) Rc,u = qbAb + u(fc,ilc,I + fs,ils,i ) Trong đó: 𝑞𝑏 : cường độ sức kháng đất mũi cọc (𝑞𝑏 = 300Np cho cọc đóng (ép) – mũi cọc nằm đất rời.) (Np = 14, số SPT trung bình 1d phía 4d phía mũi cọc) qb = 300 × 14 = 4200 (kN/m2) fs,i: Cường độ sức kháng trung bình đoạn cọc nằm lớp đất rời thứ i f s ,i = 10 N s ,i + Ns,i số SPT trung bình lớp đất rời “i”; fc,i: Cường độ sức kháng trung bình đoạn cọc nằm lớp đất dính thứ i fc,i = p fL cu,i p hệ số điều chỉnh cho cọc đóng, phụ thuộc tỉ lệ sức kháng cắt khơng nước đất dính cu trị số trung bình ứng suất pháp hiệu thẳng đứng Xác định theo biểu đồ hình G.2a TCVN 10304:2014 fL: Hệ số điều chỉnh theo độ mảnh h/d cọc đóng Xác định theo biểu đồ hình G.2b TCVN 10304:2014 cu,i = 6.25 Nc,i: Cường độ sức kháng cắt khơng nước đất dính, Nc,i số SPT đất dính (khi khơng có số liệu chống cắt khơng nước) Hình G2.a Hình G.2b + Lớp 1: Bùn sét, dày 4m L/d = (5.3-1.3)/0.4 = 10 => fL = ’v1 = ’1 l1 + Df tb = (15.3-10) + 1.322 = 49.8 (kN/m2) cu1/’v1 = 4/49.8 = 0.08 => p = fc,1 = p fL cu,1 = = ( kN/m) fc,1 l1 = = 16 (kN) + Lớp 2: Sét pha, dày 5.1 m L/d = (10.4-1.3)/0.4 = 22.75 => fL = ’ ’ v2 = v1 + ’2 l2 = 49.8 + (19.4-10)5.1 = 97.76 (kN/m2) cu2/’v2 = 15.6/97.76 = 0.16 => p = fc,2 = p fL cu,2 = 15.6 = 15.6 ( kN/m) fc,2 l2 = 15.6 5.1 = 79.56 (kN) + Lớp 3: Cát pha, dày 20.1m, SPTtb = 12.3 fs,3 = 10×12.3 = 41 fs,3 l3 = 41 20.1 = 824.1 (kN) = (fc,ilc,I + fs,ils,i ) = fc,1 l1 + fc,2 l2 + fs,3 l3 = 16 + 79.56 + 824.1 = 919.66(kN) Rc,u(SPT) = 4200(0.42 - 40.01252) + 40.4 = 2137.5 (kN) 2.5 Sức chịu tải tiêu chuẩn (SCT đặc trưng của) cọc Rck STT Sức chịu tải (kN) Theo vật liệu (dài hạn) 2484.3 Theo tiêu lý 2155.4 Theo tiêu cường độ 2153.1 Theo SPT 2143.5 Do n < => Rck = Rc,u(min) = 2143.5 (kN) 2.6 Sức chịu tải thiết kế cọc - Trị tính tốn tải trọng nén tác dụng lên cọc: 𝑁𝑐𝑑 ≤ Trong đó: 𝛾0 𝛾𝑛 𝑅𝑐,𝑑 0 = 1.15 móng nhiều cọc n = 1.15: Hệ số tin cậy tầm quan trọng cơng trình tương ứng với cấp II - Trị tính tốn sức chịu tải trọng nén cọc: 𝑅𝑐,𝑑 = 𝑅𝑐,𝑘 𝛾𝑘 + k: Hệ số tin cậy - Móng 1-5 cọc k = 1.75 Móng 6-10 cọc k = 1.65 Móng 11-20 cọc k = 1.55 Móng >21 cọc k = 1.4 Chọn sơ bố trí 1-5 cọc 𝑅𝑐,𝑑 = ⇒ 𝑁𝑐𝑑 = 𝛾0 𝛾𝑛 𝑅𝑐,𝑘 𝛾𝑘 = 𝑅𝑐,𝑑 = 2143.5 1.75 1.15 1.15 = 1224.8 𝑘𝑁 × 1224.8 = 1224.8 𝑘𝑁 Chọn sơ số cọc: - Xác định sơ số lượng cọc móng: 𝑛𝑝 = 𝑘 𝑁 𝑡𝑡 𝑅𝑐,𝑑 + Ntt = 3179 kN: Tải trọng tính tốn cơng trình tác dụng lên móng + k: Hệ số kể đến trọng lượng thân đài, đất đài, lệch tâm tải trọng M H Với k = 1.2 1.4 ta chọn giá trị hợp lý k = 1.4 + Rc,d = 1224.8 kN Ứng với hệ số k=1.4 ⇒ 𝑛𝑝 = 𝑘 𝑁 𝑡𝑡 𝑅𝑐,𝑑 = 1.4 × 3179 1224.8 = 3.6 => 𝑛𝑝 = cọc - Từ số cọc chọn sơ ta bố trí cọc đài hình vẽ + Bđ × Lđ = m × m - Chọn sơ chiều cao đài móng h: + Chọn chiều dày lớp bê tơng bảo vệ: a = cm= 0.15 m + Chọn h = 0.75 m => ho = h - a = 0.75 - 0.15 = 0.6 m Kiểm tra móng cọc theo TCVN 10304:2014 TCVN 5574:2018 3.1 Kiểm tra sức chịu tải cọc - Lực tác dụng lên nhóm cọc: tt tt Mđy Nđtt Mđx Pi = ± |y | ± |x | ∑ xi i np ∑ yi i Trong đó: np = : Số cọc móng tt tt Nđtt , Mđx , Mđx – tổng lực dọc mômen trọng tâm nhóm cọc Nđtt = Ntt + γtb Df Fđ = 3179 + 22 × × × = 3355 𝑘𝑁 tt Mđy = Mytt + Hxtt h = 164 + 112 × 0.65 = 271.2 𝑘𝑁𝑚 tt Mđx = Mxtt + Hytt h = 155 + 121 × 0.65 = 263.8 𝑘𝑁𝑚 Từ cách bố trí cọc ta có bảng tọa độ cọc Cọc - xi (m) -0.6 0.6 -0.6 0.6 yi (m) 0.6 0.6 -0.6 -0.6 ∑ xi = 1.44𝑚2 ∑ 𝑦i = 1.44 𝑚2 Lực tác dụng lên cọc P1 = - 3355 + 233.65 1.44 236.8 ×(-0.6) + 1.44 ×0.6 = 885.6 (kN) Lực tác dụng lên cọc P2 = - 3355 + 233.65 1.44 ×(0.6) + 236.8 1.44 ×0.6 = 1080.3 (kN) Lực tác dụng lên cọc P3 = - 3355 + 233.65 1.44 236.8 ×(-0.6) + 1.44 ×(-0.6) = 688.3 (kN) Lực tác dụng lên cọc P4 = 3355 + 233.65 1.44 ×(0.6) + 236.8 1.44 ×(-0.6) = 883 (kN) Điều kiện sức chịu tải cọc đơn { Pi max = 1080.3 kN ≤ Nc,d = 1224.8 kN Pi = 688.3 kN ≥ • Điều kiện sức chịu tải nhóm cọc: Nđtt ≤ R c,d nhóm R c,d nhóm = η np 𝑅𝑐,𝑑 + np = 4: Số lượng cọc (thỏa) + Rc,d = 1224.8 kN + η = − θ[ m(n−1)+n(m−1) ] 90.m.n m = 2: Số hàng cọc n = – Số cọc hàng d 0.4 s 1.2 θ = arctan = arctan = 18.4˚ + d = 0.4 m – cạnh cọc + s = 3d = 1.2m – khoảng cách tim cọc ⟹ η = 0.795 ⟹ R c,d nhóm = 0.795 × × 1224.8 = 3894.86 kN ⟹ Nđtt = 3355 kN ≤ R c,d nhóm = 3894.86 kN (thỏa) 3.2 Kiểm tra lún cho móng: 3.2.1 Xác định kích thước khối móng quy ước: - Kích thước đáy móng khối quy ước φtb Lqư = X + (∑ li ) tan φtb Bqư = Y + (∑ li ) tan Df∗ = Df + ∑ li { - Vì chiều dài cọc có lớp đất yếu (lớp 1: Bùn sét, nhão) dày 30 cm nên kích thước đáy móng quy ước giảm cách lấy ∑ li lấy từ mũi cọc đến đáy lớp đất yếu; - Trọng lượng thân móng quy ước gồm trọng lượng cọc đất nằm phạm vi móng quy ước - Góc ma sát trung bình i = ∑ 𝜑𝑖 𝑙𝑖 ∑ 𝑙𝑖 = 2.14×4+7.96×5.1+20.73×20.1 4+5.1+20.1 = 15.95 Trong đó: φi , li – góc ma sát chiều dày lớp đất thứ i Ta chọn giá trị φi nhỏ theo TTGH2 (vì cho móng khối nhỏ, độ lún lớn, tốn an tồn hơn) - X = 1.6 m,Y = 1.6 m khoảng cách mép cọc 15.95 = 5.67 𝑚 15.95 = 1.6 + × 29.2 × tan = 5.67 𝑚 Df∗ = + 29.2 = 31.2 m Lqư = 1.6 + × 29.2 × tan ⟹ Bqư { Kiểm tra điều kiện ổn đỉnh đất đáy móng : 1.1 • Điều kiện 𝑡𝑐 𝑝𝑡𝑏 ≤ 𝑅𝑡𝑐 𝑡𝑐 {𝑝𝑚𝑎𝑥 ≤ 1.2𝑅𝑡𝑐 𝑡𝑐 𝑝𝑚𝑖𝑛 ≥0 - Rtc: Sức chịu tải tiêu chuẩn đất móng khối quy ước m1 m2 (A Bqư γ + B Df∗ γ∗ + c D) Rtc = tc k + m1 = m2 = k tc = A = 0.52 + φ = 20.73 ⟹ {B = 3.15 D = 5.73 + γ = γ′ = 10.15 kN/m3 + c = 5.2 kN/m2 + Df∗ γ∗ = σ′vp = ∑ γi zi – áp lực trọng lượng thân bên hơng móng khối quy ước Df g* = 4×(15.3-10) + 5.1×(19.4-10) + 20.1×(20.15-10) = 275.98 kN/m2 m1 m2 (A Bqư γ + B Df∗ γ∗ + c D) ⟹ Rtc = tc k = 1×1 (0.52 × 5.67 × 10.15 + 3.15 × 275.98 + 5.2 × 5.73) = 929 kN/m2 - tc Ptb = Ntc qư Fqư = Ntt qư nFqư ( 𝑉ớ𝑖 𝑛 = 1.15) + Fqư: Diện tích đáy móng khối quy ước + Fqư = 5.67 × 5.67 = 32.15 m2 tt + Nqư : Tổng lực dọc trọng tâm đáy móng khối quy ước tt + Nqư = N tt + WMKQƯ (𝑉ớ𝑖 N tt = 3179 kN) + WKMQƯ = γtb Df Fqư + ∑(γi li ) Fqư + np γbt Ap ∑ li Trong đó: γtb = 25 kN/m3 ; - Df = 1.3 m; Fqư = 32.15 m2 Trọng lượng đất móng quy ước: ∑(γi li ) = 9.4 × 5.4 + 10.15 × 20.1 = 254.78 kN/m2 (lấy từ mũi cọc đến đáy lớp đất số ) np = 4; γbt = 25 kN/m3 ; Ap = 0.16 m2 ∑ li = 27.5 m WKMQƯ = 25×1.3×32.15 + 254.78×32.15 + 4×25×0.16×25.5 = 9644 kN tt → Nqư = 3179 + 9644 = 12823 kN tc tt Nqư Nqư 12823 = = = = 347 𝑘𝑁 Fqư nFqư 1.15 × 32.15 + tc Ptb + 𝑡𝑐 𝑃𝑚𝑎𝑥 tc Nqư 6𝑀𝑦𝑡𝑐 6𝑀𝑥𝑡𝑐 = + + Fqư 𝑏 × 𝑙2 𝑙 × 𝑏2 = 12823 × 164 × 155 + + 32.15 × 1.15 1.15 × 5.67 × 5.672 1.15 × 5.67 × 5.672 = 355.96 𝑘𝑁 + 𝑡𝑐 𝑃𝑚𝑖𝑛 𝑡𝑐 tc 𝑡𝑐 6𝑀𝑑𝑦 Nqư 6𝑀𝑑𝑥 = − − Fqư 𝑏 × 𝑙2 𝑙 × 𝑏2 = 12645.79 × 164 × 155 − − 32.15 × 1.15 1.15 × 5.67 × 5.672 1.15 × 5.67 × 5.672 = 337.7 𝑘𝑁 𝑡𝑐 ⇒ {𝑝𝑚𝑎𝑥 1.2 𝑡𝑐 𝑝𝑡𝑏 = 347 𝑘𝑁 ≤ 𝑅𝑡𝑐 = 929 𝑘𝑁 = 355.96 𝑘𝑁 ≤ 1.2𝑅𝑡𝑐 = 1114.9 𝑘𝑁 (thỏa) 𝑡𝑐 𝑝𝑚𝑖𝑛 = 337.7 𝑘𝑁 ≥ Kiểm tra lún cho khối móng quy ước: • Điều kiện biến dạng lún: s < [s] = 10cm - Áp lực gây lún: tc Pgl = Ptb − ∑ 𝛾𝑖′ ℎ𝑖 = 347 – ((15.3-10)×4 + (19.4-10)×5.1 + (20.15-10)×20.1) = 71.025 kN - Cơng thức tính độ lún: s = ∑ si = ∑ e1i − e2i h + e1i i - Trong đó: + Chia lớp đất đáy móng thành lớp nhỏ hi = 1m + Áp lực ban đầu (do trọng lượng thân lớp đất gây ra) lớp đất i p1i = σ′vi = ∑ γi Zi ⇒ e1i + Áp lực lớp đất i sau xây móng p2i = p1i + σgli ⇒ e2i σgli = K 0i pgl z + K 0i phụ thuộc vào tỉ số L⁄b i⁄b • Quan hệ e-p từ thí nghiệm lớp đất từ HK1: Mẫu D-15: độ sâu từ 29.5 – 30 m Dùng để tính lún độ sâu từ 30.5 – 31.5m Mẫu D-16: độ sâu từ 31.5 – 32 m Dùng để tính lún độ sâu từ 31.5 – 33.5m Mẫu D-17: độ sâu từ 33.5 – 34 m Dùng để tính lún độ sâu từ 33.5 – 35.5m Mẫu D-18: độ sâu từ 35.5 – 36 m Dùng để tính lún độ sâu từ 35.5 – 37.5m D-15 D-16 D-17 D-18 p (kPa) e 100 200 400 800 0.623 0.607 0.592 0.576 p (kPa) e 100 200 400 800 0.611 0.604 0.592 0.579 p (kPa) e 100 200 400 800 0.574 0.563 0.551 0.538 p (kPa) e 100 200 400 800 0.571 0.558 0.546 0.531 • Bảng tổng hợp tính lún Phân Bề lớp dày 10 z (m) 2z/b 11 13 15 17 19 0.3527 1.0582 1.7637 2.4691 3.1746 3.8801 4.5855 5.291 5.9965 6.7019 2 2 2 2 2 ko gl (kPa) 0.970 68.9 0.840 59.7 0.700 49.7 0.450 32.0 0.420 29.8 0.310 22.0 0.240 17.0 0.200 14.2 0.165 11.7 0.135 9.6 Tổng độ lún p1i p2i e1i e2i 281.05 301.35 321.65 341.95 362.25 382.55 402.85 423.15 443.45 463.75 349.94 361.01 371.37 373.91 392.08 404.57 419.90 437.36 455.17 473.34 0.60 0.60 0.51 0.52 0.52 0.52 0.51 0.51 0.51 0.51 0.60 0.59 0.51 0.52 0.52 0.52 0.51 0.51 0.51 0.51 Si (cm) 0.65 0.56 0.36 0.21 0.20 0.14 0.12 0.10 0.09 0.07 2.500 Ta có s7 = 0.07 cm => Rất nhỏ so với s = 2.5 cm nên ta dừng tính lún lớp phân tố thứ 10 s = 2.5 cm < [s] = cm (thỏa) Kiểm tra điều kiện cắt cho đài cọc: Lực cắt bê tông không tính cốt đai (Theo TCVN 5574:2018 ) a Theo phương X Chiều cao đài móng h = 0.75 m Lớp bê tơng bảo vệ: Khoảng cách từ mép ngồi bê tông đến trọng tâm cốt thép a = 10 cm → h0 = h – a = 0.75 – 0.1 = 0.65 m φb2 φn R bt bho Q≤ c - φb4 xét ảnh hưởng bê tông : Lấy φb4 = 1,5 ( Bê tông nặng) - φn hệ số ảnh hưởng đến ứng suất nén kéo dọc trục, = 1.0 cho BTCT - c : chiều dài hình chiếu tiết diện nghiêng nguy hiểm (Chọn hình chiếu mặt phẳng nghiêng thường xảy c = 0.35 m, : ho = 0.65 ≤ c ≤ 2ho = 1.3 => c = 0.65 m) φb4 φn Rbt bho c = 1.5×1×1.05×103 ×2×0.652 0.65 Q =1080.3+883 = 1963.3 kN < = 2047 𝑘𝑁 φb4 φn Rbt bho c (thỏa điều kiện chống cắt) b Theo phương Y Chiều cao đài móng h = 0.75 m Lớp bê tơng bảo vệ: Khoảng cách từ mép ngồi bê tơng đến trọng tâm cốt thép a = 10 cm → h0 = h – a = 0.75 – 0.1 = 0.65 m φb2 φn R bt bho Q≤ c - φb4 xét ảnh hưởng bê tông : Lấy φb4 = 1,5 ( Bê tông nặng) - φn hệ số ảnh hưởng đến ứng suất nén kéo dọc trục, = 1.0 cho BTCT - c : chiều dài hình chiếu tiết diện nghiêng nguy hiểm (Chọn hình chiếu mặt phẳng nghiêng thường xảy c=0.35 m, : ho = 0.65 ≤ c ≤ 2ho = 1.3 => c = 0.65 m) φb4 φn Rbt bho c = 1.5×1×1.05×103 ×2×0.652 0.65 = 2047 𝑘𝑁 Q = 1080.3 + 885.6 = 1965.9 kN < 2047 (thỏa điều kiện chống cắt) Kiểm tra cọc theo điều kiện cẩu lắp 3.1 Biểu đồ moment cọc vận chuyển : q = 0.42 × 25 = (kN/m) - Moment uốn xuất cọc vận chuyển M1 = 1.5 × 0.0225 × qL2 = 0.0225 × × 102 = 13.5 kNm - Kiểm tra cốt thép cọc : = 𝑀 𝑅𝑏 𝑏ℎ𝑜 = 27 14500×0.4×0.352 = 0.019 = − √1 − × 𝛼 = − √1 − × 0.0127 = 0.0193 𝐴𝑠 = 𝑅𝑏 𝑏ℎ0 𝑅𝑠 = 0.0387 × 14500 × 0.4 × 0.35 = 112.23 𝑚𝑚2 350000 - Thép chọn 4ϕ20, phần thép chịu mơmen kéo 2ϕ20 có: As chọn = × 𝜋 × 𝐷2 202 =2×𝜋× = 628 mm2 > As = 112.23 mm2 4 Vậy thép chọn thỏa mãn điều kiện chịu lực vận chuyển cọc 3.2 Biểu đồ momen dựng cọc : - Moment uốn xuất cọc dựng cọc M1 = 1.5 × 0.045 × qL2 = 0.0225 × × 102 = 27 kNm - Kiểm tra cốt thép cọc : = 𝑀 𝑅𝑏 𝑏ℎ𝑜 = 27 14500×0.4×0.352 = 0.038 = − √1 − × 𝛼 = − √1 − × 0.0127 = 0.0387 𝐴𝑠 = 𝑅𝑏 𝑏ℎ0 𝑅𝑠 = 0.0387 × 14500 × 0.4 × 0.35 = 224.46 𝑚𝑚2 350000 - Thép chọn 4ϕ20, phần thép chịu mômen kéo 2ϕ20 có: As chọn = × 𝜋 × 𝐷2 202 =2×𝜋× = 628 mm2 > As = 224.46 mm2 4 Vậy thép chọn thỏa mãn điều kiện chịu lực dựng cọc Kiểm tra cọc chịu tải trọng ngang - Khi tính tốn cọc chịu tải trọng ngang, đất quanh cọc xem mơi trường đàn hồi biến dạng tuyến tính đặc trưng hệ số Cz (kN/m3) - Khi khơng có số liệu thí nghiệm, cho phép xác định số liệu tính tốn hệ số Cz đất quanh cọc theo cơng thức: Cz = K×z Trong đó: K – hệ số tỉ lệ (kN/m4) lấy theo bảng 5.16.1 (Bảng A.1 TCVN 10304:2014) z – độ sâu vị trí tiết diện cọc (m) kể từ mặt đất đài cao, kể từ đáy đài đài thấp - Khi mô SAP2000, đất bao quanh cọc quy đổi thành lò xo đàn hồi có độ cứng ki phụ thuộc vào Cz ki = Cz × d × a Trong đó: d = 0.4 m – đường kính cọc trịn cạnh cọc vuông a = 0.1 m – Khoảng cách lò xo Lớp đất Hệ số K 8400 8800 z 9.1 29.2 Cz ki 0 76440 3057.6 256960 10278 - Kết chuyển vị ngang lớn đầu cọc : 9.5 mm < 10mm Thoả điều kiện chuyển vị ngang - Xuất biểu đồ moment lực cắt cọc, ta tìm + Mmax = My = 60.84 kNm ; Qmax = Qy = 30.254 kN - Khả chịu uốn cọc: 𝑥 Mu = Rbbx(ho - ) Trong đó: x= 𝑅𝑠 𝐴𝑠 𝛾𝑏 𝑅𝑏 𝑏 350×628.32 = 11.5×400×1000×0.9 = 0.042 (m) h0 : chiều cao làm việc tiết diện ℎ0 = 0.4 − 0.042 − 0.02 = 0.348(𝑚) 𝜉 = 𝑥/ℎ0 = 0.042/0.348 = 0.121 < 𝜉𝑅 = 0.583 Do ta tính được: Mu = 14.5 × 1000 × 0.4 × 0.042 × (0.348 − 0.042 ) = 79.66 (kNm) => Mu = 79.66 > M = 60.84 (kNm) (Thoả) - Khả chịu cắt Q cọc: Cốt đai bố trí cọc ϕ6a200 CB300T có : R sw = 210(MPa), Asw = 56.55 (mm2 ) - Kiểm tra chịu nén vỡ bê tông: (TCVN 5574-2018) Q = 30.254 ≤ φb1 R b bh0 = 0.3 × 14500 × 0.4 × 0.348 = 605.52 (kN) Thoả điều kiện nén vỡ bê tông + Kiểm tra khả chịu cắt bê tông cốt đai cọc: Ccrit φb2 R b bh2o =√ φsw qsw Trong đó: qsw = R sw Asw 210 × 56.55 = = 59.38 (kN/m) sw 200 ⇒ Ccrit = √ 1.05 × 0.9 × 1000 × 0.4 × 0.3482 = 1.01 0.75 × 59.38 Kiểm tra: Q b + Q sw φb2 R b bh2o = + φsw qsw C C 0.3482 = 1.05 × 0.9 × 1000 × 0.4 × + 0.75 × 59.38 × 1.01 1.01 = 90.3 kN 𝑄𝑠𝑤𝑏 = 90.3 (𝑘𝑁) > 𝑄 = 30.254 (𝑘𝑁) => Thoả điều kiện chịu cắt Kiểm tra cọc theo điều kiện xuyên thủng cho mặt chống xuyên bất lợi: → hc + 2h0 = 0.5 + 0.65 = 1.9 m > X= 1.6 m → bc + 2h0 = 0.5 + 0.65 = 1.9 m > Y = 1.6 m →Tháp xuyên bao trùm tất đầu cọc nên không xảy xuyên thủng từ cột lên đài móng ( Đài xem tuyệt đối cứng ) Tính tốn cốt thép cho đài móng : 6.1 Thanh số (theo phương X): - Xét moment ngàm 1-1 M1−1 = ∑(Pi(net) ri ) + ri: Cánh tay đòn, khoảng cách từ cọc thứ i đến mép cột r2 = r4 = 0.35𝑚 + Pi(net) : phản lực ròng đầu cọc P2(net) = 1080.3 𝑘𝑁 ; P1(net) = 885.6 𝑘𝑁 ⟹ M1−1 = 1080.3 × 0.35 + 885.6 × 0.35 = 688.1 kNm - Diện tích cốt thép As1 M1−1 688.1 × 103 = = = 3361 mm2 0.9R s h0 0.9 × 350 × 0.65 - Chọn 𝜙20 có as = 314 mm2 - Số thép n1 = - As1 3361 = = 10.7 ⇒ 𝑐ℎọ𝑛 n1 = 11 𝑡ℎ𝑎𝑛ℎ as 314 Khoảng cách a1 = B − × 100 2000 − 200 = = 180 𝑚𝑚 ns − 11 − Vậy số chọn 11𝜙20, a150 6.2 - Thanh số (theo phương cạnh ngắn): Xét moment ngàm 2-2 M2−2 = ∑(Pi(net) ri ) + ri: Cánh tay đòn, khoảng cách từ cọc thứ i đến mép cột r3 = r4 = 0.35𝑚 + Pi(net) : phản lực ròng đầu cọc P2(net) = 1080.3 ; P4(net) = 883 𝑘𝑁 ⟹ M2−2 = 1080.3 × 0.35 + 883 × 0.35 = 687.2 kNm - Diện tích cốt thép As2 M2−2 687.2 × 103 = = = 3356 mm2 0.9R s h0 0.9 × 350 × 0.65 - Chọn 𝜙20 có as = 314 mm2 - Số thép n2 = - As2 3356 = = 10.7 ⇒ 𝑐ℎọ𝑛 n2 = 11 𝑡ℎ𝑎𝑛ℎ as 314 Khoảng cách a2 = B − × 100 2000 − 200 = = 180𝑚𝑚 ns − 11 − Vậy số chọn 11𝜙20, a150 ... chịu tải trọng nén cọc: