GIỚI THIỆU VỀ CỌC KHOAN NHỒI Cọc khoan nhồi là loại cọc được đúc bê tông tại chỗ vào trong lỗ trống được đào hoặc khoan trong lòng đất, tiết diện ngang là tròn. 6.1.1 Công nghệ thi công Gồm các bước cơ bản sau: Tạo hố khoan: khi đào hố khoan ta phải giải quyết ổn định cho thành vách bằng cách bơm dung dịch bentonite vào hố khoan trong khi đào và luôn giữ mực bùn khoan trong hố móng cao hơn mực nước ngầm. Đặt lồng thép: khi thả lồng thép vào hố khoan cần phải định vị cẩn thận để lồng thép được nằm giữa hố đào (bêtông sẽ bao phủ toàn bộ lồng thép sau khi đổ), sau đó đặt ống đổ bê tông. Đổ bê tông vào hố khoan: đổ thật nhanh mẻ 6m3 hoặc 8m3 bê tông đầu tiên trong tối đa 2 phút sao cho bê tông phủ thật nhanh đầu trépie và để bêtông không trộn lẫn vào dung dịch bentonite, đồng thời đẩy dung dịch bentonite ra ngoài.
THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI Chương GVHD: PGS.TS LÊ TRỌNG NGHĨA THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI 6.1 GIỚI THIỆU VỀ CỌC KHOAN NHỒI Cọc khoan nhồi loại cọc đúc bê tông chỗ vào lỗ trống đào khoan lòng đất, tiết diện ngang trịn 6.1.1 Cơng nghệ thi cơng Gồm bước sau: Tạo hố khoan: đào hố khoan ta phải giải ổn định cho thành vách cách bơm dung dịch bentonite vào hố khoan đào giữ mực bùn khoan hố móng cao mực nước ngầm Đặt lồng thép: thả lồng thép vào hố khoan cần phải định vị cẩn thận để lồng thép nằm hố đào (bêtơng bao phủ tồn lồng thép sau đổ), sau đặt ống đổ bê tơng Đổ bê tông vào hố khoan: đổ thật nhanh mẻ 6m3 8m3 bê tông tối đa phút cho bê tông phủ thật nhanh đầu trépie để bêtông không trộn lẫn vào dung dịch bentonite, đồng thời đẩy dung dịch bentonite 6.1.2 Ưu điểm cọc khoan nhồi Khi thi công không gây ảnh hưởng chấn động môi trường xung quanh Sức chịu tải cọc lớn ta dùng đường kính lớn độ sâu cọc lớn Lượng thép cọc khoan nhồi ít, chủ yếu để chịu tải trọng ngang Có khả thi cơng cọc qua lớp đất cứng nằm xen kẽ 6.1.3 Nhược điểm cọc khoan nhồi Giá thành cao kỹ thuật thi công phức tạp, thiết kế cốt thép cọc tiết kiệm Biện pháp kiểm tra chất lượng bê tông cọc khoan nhồi phức tạp phương pháp siêu âm hay thử tĩnh tải cọc Ma sát bên thân cọc giảm đáng kể so với cọc đóng cọc ép cơng nghệ tạo khoan lỗ 6.2 DỮ LIỆU TÍNH TỐN SVTH: NGUYỄN VĂN SINH 1633134 Page THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI GVHD: PGS.TS LÊ TRỌNG NGHĨA 6.2.1 Dữ liệu địa chất Cao trình đáy tầng hầm: -3.2m (so với cốt 0.000) Cao trình mực nước ngầm: -3.45m Hình 6.1 Mặt cắt địa chất hố khoan BH3 6.2.2 Đặc trưng vật liệu làm móng R b = 14.5MPa R bt = 1.05MPa E b = 30000Mpa Bê tông cấp độ bền B25 (M350): γ b = 0.9 Cốt thép AII: TÍNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC 6.3 6.3.1 Lý thuyết tính sức chịu tải cọc: Dựa vào tiêu chuẩn Việt Nam để tính tốn sức chịu tải cọc theo tiêu sau: - Theo độ bền vật liệu làm cọc (TCVN 10304-2014) - Theo tiêu lý đất (TCVN 10304-2014) - Theo tiêu cường độ đất (TCVN 10304-2014) - Theo thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT (Phụ lục G3- TCVN 10304-2014) Các giả thiết tính tốn Móng cọc quan niệm móng cọc đài thấp, việc thiết kế chấp nhận số giả thiết sau: - Đài cọc xem tuyệt đối cứng tính tốn lực truyền xuống cọc Tải trọng cơng trình qua đài cọc truyền xuống lên cọc không trực tiếp truyền lên phần đất nằm cọc mặt tiếp giáp với cọc SVTH: NGUYỄN VĂN SINH 1633134 Page THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI - GVHD: PGS.TS LÊ TRỌNG NGHĨA Khi kiểm tra cường độ đất xác định độ lún móng cọc người ta coi móng cọc khối móng quy ước bao gồm cọc phần đất cọc Vì việc tính móng khối quy ước giống tính tốn móng nơng thiên nhiên (bỏ qua ma sát mặt bên móng) trị số moment tải trọng ngồi đáy móng quy ước giảm cách gần trị số moment tải trọng ngồi so với cao trình đáy đài Các loại tải trọng tính tốn móng - Móng cơng trình tính tốn theo giá trị nội lực nguy hiểm truyền xuống chân cột, bao gồm: (Nmax, Mtư Qtư) (Mmax, Ntư Qtư) - Tuỳ thuộc theo số liệu, sinh viên tính tốn với tổ hợp sau kiểm tra - với tổ hợp cịn lại Tải trọng tính tốn sử dụng để tính móng theo trạng thái giới hạn thứ I từ bảng tổ hợp nội lực sinh viên chọn vị trí có tổ hợp nguy hiểm để tính tốn, chọn vị trí Cột trục 2B để tính tốn Bảng 6.1 - Tổ hợp tải trọng tính tốn móng chân cột (cột trục 2B) N tt M ttx M tty Q ttx Q tty (kN) (kN.m) (kN.m) (kN) (kN) 8810.89 -9.26 57.454 -61.38 -4.94 23.015 62.48 -26.92 5.17 BAO MAX 8810.89 23.015 62.48 Qxtu, Qytu Chọn tổ hợp Nmax tính tốn sau kiểm tra với tổ hợp lại -26.94 5.17 Trường hợp tải Nmax, Mxtu, Mytu, Qxtu, Qytu Mxmax, Mytu, Ntu, Qxtu, Qytu Mymax, Mxtu, Ntu, Tổ hợp COMB1 BAO MAX 8810.89 Tải trọng tiêu chuẩn Tải trọng tiêu chuẩn sử dụng để tính tốn móng theo trạng thái giới hạn thứ hai Tải trọng lên móng tính từ ETABS V9.7.4 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 SVTH: NGUYỄN VĂN SINH 1633134 Page THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI GVHD: PGS.TS LÊ TRỌNG NGHĨA Tải trọng tiêu chuẩn chân cột Bảng 6.2 - Tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn chân cột (cột trục 2B) Trường hợp tải Tổ hợp Nmax, Mxtu, Mytu, Qxtu, Qytu COMB1 Mxmax, Mytu, Ntu, Qxtu, COMB Qytu MAX Mymax, Mxtu, Ntu, Qxtu, COMB7 Qytu N tc M tcx M tcy Q tcx Q tcy (kN) (kN.m) (kN.m) (kN) (kN) 7661.64 -8.05 49.96 -53.37 -4.3 7661.64 20.01 54.33 -23.41 4.5 7467.55 -8.64 54.34 -54.17 -2.5 Để chọn đường kính cọc chiều sâu mũi thích hợp cho điều kiện địa chất tải trọng cơng trình, cần phải đưa phương án kích thước khác để so sánh lựa chọn Trong đồ án sinh viên chọn đường kính cọc D = 800 mm phù hợp với điều kiện đất khả thi công cọc khoan nhồi Mũi cọc cắm sâu vào lớp đất sét dẻo lẫn cát mịn, trạng thái chặt (lớp 7) đoạn 42.8m Do chiều sâu mũi cọc tính từ lớp đất tự nhiên 1.8 + 3.2 + 2.5 + 1.5 + 27.5 +4.5+4+2.5 = 47.5m Chiều dài cọc (tính từ đáy đài đến mũi cọc) là: 42.8 Cốt thép dọc chịu lực giả thiết 10d22 có As =4562 mm2; 12d22, µ = 0.72% 6.3.2 Tính tốn sức chịu tải cọc 6.3.2.1 Sức chịu tải cọc theo độ bền vật liệu Sức chịu tải theo vật liệu cọc tính theo cơng thức sau: Pa ( vl ) = ϕ( Rb Ab γ cb γ 'cb + Rsc As ) Trong đó: Rb - cấp độ bền thiết kế bê tông cọc, với B25 ⇒ Rb = 14500 kN/m2 Rsc - cường độ tính tốn cốt thép, ( Rs = 365 ×103 kN / m ) γ cb - hệ số làm việc bê tông, γ cb = 0.85 SVTH: NGUYỄN VĂN SINH 1633134 Page THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI GVHD: PGS.TS LÊ TRỌNG NGHĨA γ 'cb - hệ số kể đến phương pháp thi công cọc nền, việc khoan đổ bê tông vào ' lòng hố khoan ướt dung dịch khoan nước chịu áp lực dư, γ cb = 0.7 ϕ - hệ số giảm khả chịu lực ảnh hưởng uốn dọc l1 = l0 + αε Trong đó: l0 - chiều dài đoạn cọc kể từ đáy đài cao tới cao độ san ( l0 = ) α ε - hệ số biến dạng, xác định: αε = kbp γ c EI Với: k - hệ số tỉ lệ tra bảng A1 phụ lục A TCVN 10304-2014 E - mô đun đàn hồi cọc, tính kPa, Eb = 3.0 ×10 kN / m I - mơ men qn tính tiết diện ngang cọc, tính m4, bp - chiều rộng quy ước cọc, γ c - hệ số điều kiện làm việc, γ c = Vậy: Theo TCVN 5574:2012, với với 28 ≤ λ ≤ 120, ϕ = 1.028 − 0.0000288λ − 0.0016λ Diện tích tiết diện ngang cốt thép dọc trục cọc: Diện tích tiết diện ngang bê tơng cọc: Sức chịu tải theo vật liệu: SVTH: NGUYỄN VĂN SINH 1633134 Page THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI GVHD: PGS.TS LÊ TRỌNG NGHĨA 6.3.2.2 Sức chịu tải cọc theo tiêu lý đất (tra bảng) Công thức chung xác định sức chịu tải cọc: (Công thức 12 TCVN 10304-2014) hệ số điều kiện làm việc cọc, cọc tựa đất dính với độ bão hoà Sr < 0,9 đất hoàng thổ lấy γc = 0,8; với trường hợp khác γc = 1; γcq:là hệ số điều kiện làm việc đất mũi cọc, lấy sau: γcq = 0,9 cho trường hợp dùng phương pháp đổ bê tông nước; qb cường độ sức kháng đất mũi cọc, = 4500kPa (tra bảng – TCVN10304-2014) Ab diện tích tiết diện ngang mũi cọc d=0.8m = 0.5m2 u chu vi tiết diện thân cọc d = 0.8m = 2.51m γcf hệ số điều kiện làm việc đất thân cọc, phụ thuộc vào phương pháp tạo lỗ điều kiện đổ bê tông = 0.6 (tra bảng – TCVN10304-2014) fi cường độ sức kháng trung bình lớp đất thứ “i” thân cọc (tra bảng – TCVN10304-2014); li chiều dài đoạn cọc nằm lớp đất thứ “i” Bảng 6.3 Bảng tính ma sát cọc (tra bảng) STT Lớp đất 1 Lớp li γcf IL (m) fsi γcffsili (kN/m2) (kN) 1.44 0.30 2.00 0.80 0.44 0.60 0.60 8.00 26.80 32.16 0.50 0.44 0.60 26.80 8.04 1.50 0.55 0.60 22.72 20.45 2.00 0.43 0.60 23.44 28.12 2.00 0.43 0.60 23.44 28.12 2.00 0.43 0.60 23.44 28.12 2.00 0.43 0.60 23.44 28.12 2.00 0.43 0.60 23.44 28.12 2.00 0.43 0.60 23.44 28.12 Lớp 3a Lớp 3b Lớp SVTH: NGUYỄN VĂN SINH 1633134 Page THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI GVHD: PGS.TS LÊ TRỌNG NGHĨA 2.00 0.43 0.60 23.44 28.12 2.00 0.43 0.60 23.44 28.12 2.00 0.43 0.60 23.44 28.12 10 2.00 0.43 0.60 23.44 28.12 11 2.00 0.43 0.60 23.44 28.12 12 2.00 0.43 0.60 23.44 28.12 13 2.00 0.43 0.60 23.44 28.12 14 1.50 0.43 0.60 23.44 21.09 2.00 0.36 0.60 58.00 69.60 2.00 0.36 0.60 58.00 69.60 0.50 0.36 0.60 58.00 17.40 2.00 -0.07 0.60 100.00 120.00 2.00 -0.07 0.60 100.00 120.00 2.00 -0.15 0.60 100.00 120.00 0.50 -0.15 0.60 100.00 30.00 Tổng 42.80 1 Lớp Lớp Lớp 995.37 Sức chịu tải theo tiêu lý đất (tra bảng): 6.3.2.3 Sức chịu tải cọc theo tiêu cường độ đất Công thức chung xác định sức chịu tải cọc: (Phụ lục G, TCVN 10304-2014) Trong đó: qb cường độ sức kháng đất mũi cọc; Ab diện tích tiết diện ngang mũi cọc; u chu vi tiết diện ngang cọc; fi cường độ sức kháng trung bình (ma sát đơn vị) lớp đất thứ “i” thân cọc l i chiều dài đoạn cọc nằm lớp đất thứ ”i” Ma sát đơn vị fi đất sét (dính): (Cơng thức G.5 TCVN 10304-2014) SVTH: NGUYỄN VĂN SINH 1633134 Page THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI GVHD: PGS.TS LÊ TRỌNG NGHĨA Ma sát đơn vị fi đất cát (rời): f i = ki × σ v' , z × tgδ i (Cơng thức G.6 TCVN 10304-2014) Ma sát đơn vị fi đất cát pha sét, sét pha cát: fi = cu ,i + k s × σ v' × tgδ i Với: ks =(1-sin Cường độ sức chịu tải mũi cọc: q p = cu N c' Mũi cọc độ sâu z = -47.5m so mặt đất tự nhiên Bảng 6.4: Bảng giá trị thành phần chịu tải ma sát Qs STT Lớp đất li γtn fsi fsili (m) kN/m3 (kN/m2) (kN) 0.30 15.48 2.85 12.50 3.75 2.50 18.44 0.00 51.52 128.79 0.55 1.50 18.87 16.07 51.97 77.96 125.000 0.43 27.50 19.04 23.78 54.38 1495.31 22 137.500 0.39 4.50 20.18 19.43 54.66 245.95 Chặt 43 268.750 4.00 20.26 19.25 88.69 354.75 Chặt 41 256.250 2.50 20.99 20.40 84.56 211.41 Loại đất Trạng thái đất NSPT Cu Lớp Đất dính Chặt vừa 12.500 Lớp 3a Đất dính Chặt vừa 14 87.500 Lớp 3b Đất dính Chặt vừa 15 93.750 Lớp Đất dính Chặt vừa 20 Lớp Đất dính Chặt Lớp Đất dính Lớp Đất dính Tổn g α 1.00 0.58 0.33 0.33 42.80 2517.92 Thành phần chịu tải mũi cọc Mũi cọc cắm vào lớp đất có: qp = cu.N’c (Cơng thức G.3 TCVN 10304-2014) Trong cu = 6.25NSPT với NSPT số SPT đất dính mũi cọc N’c = cho cọc khoan nhồi Sức chịu tải cực hạn ma sát bên: SVTH: NGUYỄN VĂN SINH 1633134 Page THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI GVHD: PGS.TS LÊ TRỌNG NGHĨA Qs = Sức chịu tải cực hạn kháng mũi: Qb = Sức chịu tải cực hạn đất theo tiêu cường độ: 6.3.3.3 Sức chịu tải cọc theo kết thí nghiệm xun tiêu chuẩn SPT Theo thí nghiệm SPT - cơng thức viện kiến trúc Nhật Bản (TCVN 10304:2014): Sức chịu tải cục hạn cọc xác định theo công thức G.9 viết dạng: R c,u = q b A b + u ∑ (f c,i lc,i + f s,i ls,i ) (Công thức G.9 TCVN 10304-2014) Trong đó: qb cường độ sức kháng đất mũi cọc xác định sau: Khi mũi cọc nằm đất rời q b =300 Np cho cọc đóng (ép) qb =300 Np cho cọc khoan nhồi Khi mũi cọc nằm đất dính qb = 9cu cho cọc đóng (ép) qb = 6cu cho cọc khoan nhồi Ls - chiều dài đoạn cọc nằm đất cát, m Lc - chiều dài đoạn cọc nằm đất sét, m Đối với cọc đóng, cường độ sức kháng trung bình đoạn cọc nằm lớp đất rời thứ “i”: f si = 10N s,i (Công thức G.10 TCVN 10304-2014) Và cường độ sức kháng đoạn cọc nằm lớp đất dính thứ “i”: f c,i = α p f L c u,i (Công thức G.11 TCVN 10304-2014) Cường độ sức kháng mũi cọc: Để đơn giản ta lập bảng tính sau: Bảng 6.5: Giá trị thành phần chịu tải theo số SPT Ký hiệu lớp đất Loại đất Chiều dài cọc nằm đất SVTH: NGUYỄN VĂN SINH Chỉ số SPT Cui γ 1633134 αP fL fsi*Li Page THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI GVHD: PGS.TS LÊ TRỌNG NGHĨA L (m) Lớp Đất dính 0.30 13 15.48 65.61 0.2 1.00 1.00 3.75 Lớp 3a Đất dính 2.50 14 88 18.44 76.99 1.1 0.50 0.99 107.73 Lớp 3b Đất dính 1.50 15 94 18.44 76.99 1.2 0.50 0.99 69.26 Lớp Đất dính 27.50 20 125 19.04 196.84 0.6 0.68 0.99 2313.55 Lớp Đất dính 4.50 22 138 20.18 344.04 0.4 0.94 0.99 575.84 Lớp Đất dính 4.00 43 269 20.26 341.66 0.8 0.51 0.99 545.19 Lớp Đất dính 2.50 41 256 20.99 380.68 0.7 0.64 0.99 404.46 Tổng 4019.78 L (m) 42.80 4019.78 6.3.3.4 Sức chịu tải tính tốn cọc Rc ,k Với: - giá trị tiêu chuẩn sức chịu tải trọng nén xác định trị riêng giá trị cực hạn: (Cơng thức (2) mục 7.1.11 TCVN 10304-2014) Trong đó: Rc ,d - giá trị tính tốn (giá trị thiết kế) sức chịu tải trọng nén γ k - giá trị tin cậy đất (trích mục b7.1.11 TCVN 10304:2014) Xác định sức chịu tải thiết kế Trọng lượng thân cọc: Vậy sức chịu tải thiết kế cọc: Chọn 6.4 TÍNH MĨNG: 6.4.1 Phản lực chân cột: TÍNH TỐN MĨNG TẠI CHÂN CỘT TRỤC 2-B SVTH: NGUYỄN VĂN SINH 1633134 Page 10 THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI GVHD: PGS.TS LÊ TRỌNG NGHĨA Sơ chiều sâu đáy đài Bảng 6.7 - Tải trọng tính tốn chân cột trục 2-B Trường hợp tải Nmax, Mxtu, Mytu, Qxtu, Qytu Tổ hợp (kN.m) M tty (kN.m) (kN) 8810.89 -9.26 57.454 -61.38 -4.94 8810.89 23.015 62.48 -26.92 5.17 8587.68 -9.94 62.488 -62.29 -2.88 N tt M ttx (kN) COMB1 Mxmax, Mytu, Ntu, Qxtu, COMB Qytu MAX Mymax, Mxtu, Ntu, Qxtu, COMB7 Qytu Q ttx Q tty (kN) Móng cọc thiết kế móng cọc đài thấp độ chôn sâu đài phải thỏa điều kiện lực ngang tác động đáy cơng trình phải cân với áp lực đất tác động lên đài cọc Chọn chiều cao đài móng hđ = 1.5 m Chiều sâu đặt đáy đài tính từ cốt sàn tầng (±0,00m) -4.7 m Chiều sâu đặt đáy đài nhỏ thiết kế với yêu cầu cân áp lực ngang theo giả thiết tải ngang hoàn toàn lớp đất từ đáy đài trở lên tiếp nhận Dùng tổ hợp COMB1 để kiểm tra điều kiện cân áp lực ngang đáy đài theo công thức thực nghiệm sau: (sơ chọn bề rộng đài 3.7m) tt ϕ 2Q max h m ≥ h = 0.7 tan 450 − ÷ γ Bd Trong đó: hm: Chiều sâu chơn đài móng, hm = 1.5 m ϕ : góc ma sát đất từ đáy đài trở lên γ : dung trọng đất kể từ đáy đài trở lên mặt đất SVTH: NGUYỄN VĂN SINH 1633134 Page 11 THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI GVHD: PGS.TS LÊ TRỌNG NGHĨA Bđ: Cạnh đáy đài theo phương thẳng góc với tải ngang Q Vậy hm thỏa điều kiện cân áp lực ngang nên ta tính tốn móng với giả thiết tải ngang hồn tồn lớp đất đáy đài tiếp nhận Xác định số lượng cọc Số lượng cọc sơ bộ: 9.9.11 Trong đó: β : Hệ số xét đến ảnh hưởng moment lệch tâm cột biên Sức chịu tải sức chịu tải cọc đơn Trong trường hợp cọc làm việc đài sức chịu tải cọc giảm xuống hiệu ứng nhóm cọc Do sinh viên chọn n = cọc Chọn kích thước đài cọc bố trí cọc Bố trí khoảng cách cọc khoảng tối thiểu S=3d Chọn S=3d = 3*800 =2400(mm) Khoảng cách từ mép cọc đến mép đài tối thiểu 250mm chọn a = 250 (mm) Kích thước đài cọc: Bd = 2400 + (650x2) = 3700 (mm) Ld = 4800 + (650x2) = 6100 (mm) Hd = 1500 (mm) Diện tích đài cọc: Ađ = 3.7 x 6.1 = 22.6 (m2) SVTH: NGUYỄN VĂN SINH 1633134 Page 12 THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI GVHD: PGS.TS LÊ TRỌNG NGHĨA Hình 6.2: Bố trí cọc đài móng Cột trục 2B 6.4.2 Kiểm tra cọc làm việc theo nhóm Mục 3.9.3 TCXD 205 : 1998 có quy định rõ Hiệu ứng nhóm cọc lên sức chịu tải cọc ảnh hưởng lẫn cọc nhóm tượng chùng ứng suất nên sức chịu tải cọc nhóm nhỏ so với cọc đơn Hiệu ứng nhóm cọc xác định theo công thức Converse-Labarre (tham khảo mục 4.5, chương 4,Error: Reference source not found Error: Reference source not found (n − 1)n + (n − 1)n1 η = 1− θ 90n1n n1: Số hàng cọc nhóm cọc, n1= n2: Số cọc hàng, n2 = d: Đường kính cọc = 0.8m s: Khoảng cách hai cọc tính từ tâm = 2.4m Sức chịu tải nhóm cọc: SVTH: NGUYỄN VĂN SINH 1633134 Page 13 THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI GVHD: PGS.TS LÊ TRỌNG NGHĨA Vậy thoả điều kiện sức chịu tải nhóm cọc 6.4.2 Kiểm tra lực tác dụng lên đầu cọc Kiểm tra lực tác dụng lên đầu cọc Điều kiện kiểm tra: p max ≤ [ Qa ] p ≥ Chiều cao đài giả thiết ban đầu hđ = 1.5m Trọng lượng tính tốn đài: Chuyển ngoại lực tác dụng đáy đài trọng tâm nhóm cọc (trường hợp trùng với trọng tâm đài) Kiểm tra phản lực đầu cọc với tổ hợp Nmax, Mxtư, Mytư, Qxtư, Qytư Tải trọng tác dụng lên cọc: p tt i ∑N = n tt ∑ M x + ∑ M y + ∑x ∑y tt y tt x i i i i Trong đó: + n : số lượng cọc; + xi, yi : khoảng cách từ tim cọc thứ i đến trục qua trọng tâm cọc mặt phẳng đáy đài; + ∑M tt x + ∑M tt y : tổng moment tính tốn đáy đài quay quanh trục x trọng tâm nhóm cọc; : tổng moment tính tốn đáy đài quay quanh trục y trọng tâm nhóm cọc; Bảng 6.8 - Giá trị phản lực đầu cọc STT Cọc xi (m) yi (m) x2i y2i Σ x2 i Σy2i 7.20 24.48 Pi (kN) -1.200 -2.400 1.4400 5.76 1.200 -2.400 1.4400 5.76 1619.52 0.000 -1.200 0.0000 1.44 1624.47 SVTH: NGUYỄN VĂN SINH 1633134 1631.05 Page 14 THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI GVHD: PGS.TS LÊ TRỌNG NGHĨA 1.200 0.000 1.4400 0.00 1617.88 -1.200 2.400 1.4400 5.76 1627.79 1.20 2.400 1.4400 5.76 1616.25 Vậy tải trọng tác dụng lên cọc thoả Kiểm tra phản lực đầu cọc với tổ hợp lại Xét tổ hợp Mxmax, Mytư, Qytư, Qxtư, Ntư Tải trọng tác dụng lên cọc: p tt i N =∑ n tt ∑ M x + ∑ M y + ∑x ∑y tt y tt x i i i i Bảng 9.1 - Giá trị phản lực đầu cọc STT Cọc xi (m) yi (m) x2i y2i Σ x2 i Σy2i Pi (kN) -1.200 -2.400 1.4400 5.76 1615.48 1.200 -2.400 1.4400 5.76 1625.79 0.000 -1.200 0.0000 1.44 1.200 0.000 1.4400 0.00 -1.200 2.400 1.4400 5.76 1621.51 1.20 2.400 1.4400 5.76 1631.82 7.20 24.48 1622.14 1628.81 Vậy tải trọng tác dụng lên cọc thoả Kết luận: Kiểm tra tương tự cho tổ hợp lại ta tải trọng truyền xuống cọc đảm bảo không vượt q sức chịu tải cho phép cọc Khơng có cọc móng chịu nhổ 6.4.2 Kiểm tra ổn định đất đáy khối móng quy ước Kích thước khối móng quy ước SVTH: NGUYỄN VĂN SINH 1633134 Page 15 THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI GVHD: PGS.TS LÊ TRỌNG NGHĨA Theo,mục 7.4.4 TCVN 10304-2014, quy định ranh giới khối móng quy ước cọc tựa vào lớp đất cứng xác định hình bên dưới: Bảng 6.9 - Địa chất dọc thân cọc tính từ đáy đài đến mũi cọc Lớp Tên đất Dày γ (m) (kN/m3) ϕ (o) c kN/m2 Sét dẻo lẫn cát mịn 0.3 15.48 2.84 10.1 3A Sét dẻo lẫn cát mịn 2.5 19.30 16.80 - 3B Cát mịn lẫn nhiều sét 1.5 18.87 16.07 17.9 Cát mịn lẫn sét 27.5 19.04 23.79 8.82 Sét dẻo lẫn cát mịn 4.5 20.18 19.48 40.8 Sét dẻo Sét dẻo lẫn nhiều cát 20.26 19.26 47.2 2.5 20.99 20.04 41.4 mịn Hình 6.1 – Sơ đồ khối xác định khối móng quy ước Quan niệm cọc đất cọc làm việc đồng thời khối móng đồng đặt lớp đất bên mũi cọc Mặt truyền tải khối móng quy ước mở rộng so với diện tích đáy đài với góc mở: Xác định góc truyền lực: α= ϕtb ϕtb: Góc ma sát trung bình lớp đất SVTH: NGUYỄN VĂN SINH 1633134 Page 16 THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI GVHD: PGS.TS LÊ TRỌNG NGHĨA Diện tích khối móng quy ước tính theo cơng thức: A qu = L qu Bqu Trong : Áp lực tính tốn tác dụng lên khối móng quy ước Áp lực tính tốn tác dụng lên đất theo Error: Reference source not found 9.22 Trong đó: ktc: Hệ số độ tin cậy, ktc = đặc trưng tính tốn lấy trực tiếp từ thí nghiệm trường m1: Hệ số điều kiện làm việc đất (đặt móng lớp đất số )- sét dẻo cứng lấy m1 = 1.2 m2 = 1.1: Hệ số điều kiện làm việc cơng trình (tra bảng 4.6.10 –TCVN 9362-2012) : Ứng suất hữu hiệu trọng lượng thân khối đất phía đáy khối móng quy ước gây Chiều sâu đáy móng -42.8 m ứng với lớp đất thứ có , CII = 41.4 kN/m2 A= 0,25 π cot ϕ + ϕ − π A, B, D: hệ số phụ thuộc vào góc ma sát tính theo cơng thức phụ thuộc vào sau: A = 0.5165 B = 1+ π Cot ϕ + ϕ − π B = 3.0662 D= π cot ϕ cot ϕ + ϕ − π 2 SVTH: NGUYỄN VĂN SINH 1633134 Page 17 THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI GVHD: PGS.TS LÊ TRỌNG NGHĨA D = 5.66 γII: Dung trọng lớp đất từ đáy khối móng qui ước trở xuống, Chiều cao khối móng quy ước: Hqu = Lc + Hd = 42.8+1.5 = 44.3 m Khối lượng đất khối móng quy ước: = 148.07 x 362.18 = 53625.61 (kN) Bảng 6.10 Tổng hợp STT Lớp đất Lớp li (m) Lớp 4 79.61 65.61 2.50 18.44 28.00 104.99 76.99 1.50 18.87 48.00 142.19 94.19 27.50 19.04 193.00 389.84 196.84 4.50 20.18 353.00 697.04 344.04 4.00 20.26 350.50 692.16 341.66 2.50 20.99 388.00 768.68 380.68 370.50 732.68 362.18 Lớp 6 Lớp Tổng Ứng suất tổng 14.00 Lớp 5 u 15.48 Lớp 3b kN/m 0.30 Lớp 3a gtn 42.80 Q dc = n.Ap ∑ Hi γ i + γVdai Khối lượng đất bị đài cọc chiếm chỗ = 6x(3.14x0.82/4)x362.18+10x3.7x6.1x1.5 = 338.55 (kN) Q c = n.Ap γ bt Lc + Wdai Khối lượng cọc đài bê tông = 6x(3.14x0.82/4)x25x42.8+3.7x6.1x1.5x25 =4071.75 (kN) SVTH: NGUYỄN VĂN SINH 1633134 Page 18 THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI Q qu = Q d + Q c − Q dc GVHD: PGS.TS LÊ TRỌNG NGHĨA Khối lượng tổng khối móng quy ước = 53625.61 + 4071.78 - 338.55 = 57358.84 (kN) Moment chống uốn khối móng quy ước Wx = L qu × B2qu / = 11.03 + 13.432 /6 = 331.35 (m3) Wy = Bqu × L2qu / = 13.43 + 11.032 /6 = 272.12 (m3) tc tc Nqu = Ndai + Q qu ∑M ∑M tc xqu tc yqu Tải trọng quy đáy móng quy ước = Mxtt / 1,15 = 7661.64 + 57358.84 =65020.44 (kN) = Mtty / 1,15 = -8.05+-4.3 x 43.3 = -198.54 (kNm) = 49.96 + -53.37 x43.3 = -2314.33 (kNm) p tc tb = tc Nqu A qu Ứng suất trung bình đáy móng khối quy ước xác định theo công thức sau: Áp lực lớn móng khối quy ước, xác định theo cơng thức sau tc pmax = tc pmin = tc Nqu A qu tc Nqu A qu − + Mtc x.qu wx tc Mx.qu wx − + Mtcy.qu wy Mtc y.qu wy Áp lực nhỏ khối móng quy ước, xác định theo công thức sau SVTH: NGUYỄN VĂN SINH 1633134 Page 19 THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI GVHD: PGS.TS LÊ TRỌNG NGHĨA Điều kiện để ổn định: Vậy đáy móng khối quy ước thỏa điều kiện ổn định Kiểm tra với tổ hợp lại ta cho giá trị thỏa mãn điều kiện Do lớp đất đáy móng coi làm việc đàn hồi tính tốn độ lún theo quan niệm biến dạng tuyến tính Trường hợp từ chân cọc trở xuống có chiều dày tương đối lớn, đáy khối quy ước có diện tích bé nên ta dùng mơ hình bán khơng gian biến dạng tuyến tính tính tốn độ lún theo phương pháp cộng lún lớp 6.4.3 Kiểm tra độ lún móng khối quy ước theo phương pháp tổng phân tố 6.4.3.1 Xác định áp lực gây lún đáy móng khối quy ước tc pgl = ptb − ∑ γ i'hi = 439.14 – 362.18 = 77 ( : Ứng suất trung bình đáy móng khối quy ước : Ứng suất hữu hiệu theo phương đứng trọng lượng thân tự nhiên đất gây đáy móng khối quy ước 6.4.3.1 Chia đất đáy móng khối quy ước thành lớp đồng Chia lớp đất đáy móng thành nhiều lớp nhỏ hi không 2m Bề dày phân tố lớp đất tính lún: chọn h = 1m 6.4.3.1 Xác định độ lún phân tố tính tổng độ lún Tính ứng suất trọng lượng thân vị trí 1, 2, 3… σ itb = σ itb−1 + γ i' hi Tính ứng suất gây lún vị trí 1, 2, 3… σ igl = K 0σ 0gl Với: K0 - hệ số phân bố ứng suất tâm SVTH: NGUYỄN VĂN SINH 1633134 Page 20 THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI GVHD: PGS.TS LÊ TRỌNG NGHĨA Vị trí ngừng tính lún: σ igl ≤ 0.2σ itb Cơng thức tính lún theo modul biến dạng đất: S= 0.8 σ zigl hi ∑ Eo Trong đó: S - độ lún cuối móng Eo –modul biến dạng trung bình lớp đất mũi cọc Bảng 6.11 - Bảng tính lún cho móng trục 2B – Cọc khoan nhồi Lớ p γ kN/m3 Lớp phân tố 11.30 07 11.30 01 11.30 07 11.30 02 11.30 8a 10.60 03 10.60 8a 10.60 04 10.60 08 10.10 05 Điể m Độ sâu z Lqu/2 Bqu/2 (m) (m) (m) 0.00 5.51 6.71 0.82 0.00 1.00 5.51 6.71 0.82 1.00 5.51 6.71 1.20 5.51 1.20 10 Lqu/Bqu 2Z/Bq K0 szigl szibt szigl/szibt (kN/m ) (kN/m ) 1.000 76.958 362.176 0.212 0.15 0.997 76.698 373.476 0.205 0.82 0.15 0.997 76.698 362.176 0.212 6.71 0.82 0.18 0.994 76.516 364.436 0.210 5.51 6.71 0.82 0.18 0.994 76.516 362.176 0.211 2.20 5.51 6.71 0.82 0.33 0.968 74.534 372.776 0.200 10 2.20 5.51 6.71 0.82 0.33 0.968 74.534 372.776 0.200 11 2.50 5.51 6.71 0.82 0.37 0.956 73.560 365.356 0.201 11 2.50 5.51 6.71 0.82 0.37 0.956 73.560 365.356 0.201 12 3.50 5.51 6.71 0.82 0.52 0.899 69.161 372.276 0.186 u Theo phụ lục E TCVN 10304:2014, quy định biến dạng giới hạn móng cơng trình khơng vượt q giới hạn cho phép, nhà nhiều tầng kết cấu khung bê tông cốt thép, giới hạn lún cho phép 10 cm: Nhận thấy độ lún tổng cộng: ⇒ Vậy cơng trình thỏa điều kiện độ lún 6.4.3 Kiểm tra điều kiện xuyên thủng Kiểm tra xuyên thủng cho trường hợp: cột xuyên thủng đài móng cọc xuyên thủng đài móng SVTH: NGUYỄN VĂN SINH 1633134 Page 21 THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI GVHD: PGS.TS LÊ TRỌNG NGHĨA Hình 6.4-Tháp xun thủng đài móng cột trục 2B Kiểm tra xuyên thủng cột: Pxt < Pct Điều kiện chống xuyên thủng đài cọc Pxt = Ntt − ∑ Pi(xt ) Pxt: Lực gây xuyên thủng, tính theo cơng thức sau: Với: Ntt: lực dọc tính tốn chân cột (lấy tổ hợp) ΣPi(xt): Tổng phản lực đầu cọc nằm tháp chọc thủng thân đài đất , tính theo hệ số vượt tải n=0.9 Pxt = 8811 – 5083 = 3728 (kN) Pcx: Lực chống xuyên thủng, tính theo cơng thức sau: Pct = αR bt umh0 h0 c đó, - α bê tơng nặng lấy - Rbt cường độ chịu kéo bê tông B25 = 1.05 - h0 chiều cao làm việc tiết diện (lấy từ mặt đài đến trọng tâm đài đến trọng tâm lớp cốt thép đài) 1500-150 =1350mm - um trung bình chu vi đáy đáy tháp nén thủng hình thành um = ( hc + bc + 2c ) bị nén thủng, phạm vi chiều cao làm việc tiết diện, tính theo cơng thức sau: SVTH: NGUYỄN VĂN SINH 1633134 Page 22 THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI GVHD: PGS.TS LÊ TRỌNG NGHĨA đó, - hc chiều cao cột = 800 mm - bc chiều rộng cột = 800 mm - c khoảng cách từ mép cột mép đáy ngồi đáy tháp chọc thủng trường hợp góc chọc thủng 450 c = h0 =1350mm; trường hợp chọc thủng góc hạn chế lấy c Vậy, um= 2x(800+800+2x1350) = 8600 (mm) Pcx = (1x1.05x8600x1350x1350/1350)/1000 = 12191 (kN) Pxt = 3728 kN < Pcx =12191 kN Như vậy, đài thỏa điều kiện chống xuyên thủng Kiểm tra xuyên thủng cọc: Pxt < Pct Pxt: Lực gây xuyên thủng (là phản lực cọc góc có phản lực lớn nhất) = 1631.82 (kN) Pct: Lực chống xuyên thủng tính theo cơng thức sau Pct = αR btumh0 um = ( d + h0 ) Um: Là trung bình chu vi đáy tháp xuyên thủng hình thành bị nén thủng, phạm vi chiều cao làm việc tiết diện, tính theo cơng thức sau: (thiên an toàn, bỏ qua khả chống cắt mặt bên) Trong đó: d đường kính cọc = 800mm um = 2(800+1350)= 4300 (mm) Pcx = (1x1.05x4300x1350)/1000 = 6095 (kN) Pxt = 1631.82 kN < Pcx =6095 kN Như vậy, đài thỏa điều kiện chống xuyên thủng 6.4.4 Tính tốn cốt thép đài cọc 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 Tính tốn với tổ hợp tính tốn Nmax, Mxtư, Mytư, Qxtư, Qytư Momen ngàm phản lực đầu cọc gây với giá trị : n M = ∑ d i Pi i =1 Trong đó: di : khoảng cách từ tâm cọc thứ i đến mặt ngàm Pi : phản lực đầu cọc thứ i SVTH: NGUYỄN VĂN SINH 1633134 Page 23 THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI GVHD: PGS.TS LÊ TRỌNG NGHĨA Diện tích cốt thép tính theo cơng thức : αm = ξ.γ b R b b.h o M As = γ b R b b.h o ; ξ = − − 2.α ; Rs Bảng 6.12 - Giá trị phản lực đầu cọc STT Cọc xi (m) yi (m) x2i y2i Σ x2i Σy2i Pi (kN) -1.200 -2.400 1.4400 5.76 1615.48 1.200 -2.400 1.4400 5.76 1625.79 0.000 -1.200 0.0000 1.44 1.200 0.000 1.4400 0.00 -1.200 2.400 1.4400 5.76 1621.51 1.20 2.400 1.4400 5.76 1631.82 7.20 24.48 1622.14 1628.81 Hình 6.5 - Sơ đồ tính tốn cốt thép móng Cột trục 2B SVTH: NGUYỄN VĂN SINH 1633134 Page 24 THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI GVHD: PGS.TS LÊ TRỌNG NGHĨA Tính cốt thép đặt theo phương x Diện tích cốt thép tính theo cơng thức: Chọn 25d22a170 ( As = 8362.2 mm2) Tính cốt thép đặt theo phương y Diện tích cốt thép tính theo công thức: Chọn 37d22a170 ( As = 14064 mm2) SVTH: NGUYỄN VĂN SINH 1633134 Page 25 ... giả thiết tính tốn Móng cọc quan niệm móng cọc đài thấp, việc thiết kế chấp nhận số giả thiết sau: - Đài cọc xem tuyệt đối cứng tính tốn lực truyền xuống cọc Tải trọng cơng trình qua đài cọc. .. cho cọc đóng (ép) qb =300 Np cho cọc khoan nhồi Khi mũi cọc nằm đất dính qb = 9cu cho cọc đóng (ép) qb = 6cu cho cọc khoan nhồi Ls - chiều dài đoạn cọc nằm đất cát, m Lc - chiều dài đoạn cọc. .. hàng cọc nhóm cọc, n1= n2: Số cọc hàng, n2 = d: Đường kính cọc = 0.8m s: Khoảng cách hai cọc tính từ tâm = 2.4m Sức chịu tải nhóm cọc: SVTH: NGUYỄN VĂN SINH 1633134 Page 13 THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN