Đồ án móng cọc PHẦN III: THIẾT KẾ MÓNG CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP...........................................................2 I. BẢNG THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT TỔNG HỢP ............................................................................3 II. SỐ LIỆU TÍNH TOÁN..............................................................................................................4 1. Tải trọng......................................................................................................................................4 2. Địa chất .......................................................................................................................................4 3. Chọn kích thước cọc và đài móng.............................................................................................4 4. Vật liệu ........................................................................................................................................5 III. TÍNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC ...........................................................................................6 1. Sức chịu tải của cọc theo độ bền vật liệu làm cọc....................................................................6 2. Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lí của đất nền .................................................................8 3. Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ đất nền............................................................. 12 4. Sức chịu tải của cọc theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT.................................. 15 5. Tổng hợp và lựa chọn sức chịu tải cho phép của cọc:.......................................................... 17 IV. CHỌN SỐ LƯỢNG CỌC VÀ BỐ TRÍ CỌC ....................................................................... 17 1. Chọn số lượng cọc:.................................................................................................................. 17 2. Bố trí cọc trong đài.................................................................................................................. 18 3. Kiểm tra điều kiện áp lưc xuống đỉnh cọc............................................................................. 19 4. Kiểm tra sức chịu tải của cọc làm việc trong nhóm ............................................................. 20 V. ƯỚC LƯỢNG ĐỘ LÚN CỦA MÓNG CỌC (Tính toán theo TTGH2).................................. 21 1. Xác định kích thước khối móng quy ước .............................................................................. 21 2. Kiểm tra điều kiện nền còn làm việc đàn hồi........................................................................ 23 3. Tính lún cho khối móng quy ước ........................................................................................... 24 VI. KIỂM TRA XUYÊN THỦNG VÀ TÍNH TOÁN THÉP TRONG ĐÀI ............................. 26 1. Kiểm tra điều kiện xuyên thủng............................................................................................. 26 2. Tính toán thép trong đài......................................................................................................... 27 VII. KIỂM TRA CỌC CHỊU TẢI TRỌNG NGANG ................................................................. 29 1. Xác định nội lực do tải trọng ngang dọc theo thân cọc........................................................ 29 2. Kiểm tra khả năng chịu uốn của cọc ..................................................................................... 36 3. Kiểm tra ổn định nền xung quanh cọc .................................................................................. 36 VIII. KIỂM TRA CỌC KHI VẬN CHUYỂN LẮP DỰNG VÀ TÍNH MỌC CẨU ............... 37 1. Kiểm tra cọc khi vận chuyển.................................................................................................. 37 2. Kiểm tra cọc khi dựng lắp ...................................................................................................... 38 3. Tính toán thép móc cẩu .......................................................................................................... 39 4. Tính toán cốt đai trong cọc..................................................................................................... 40 ĐỒ ÁN NỀN MÓNG GVHD: PGS.TS LÊ BÁ VINH SVTH: Trương Công Lên MSSV: 1411985 Trang 2 PHẦN III THIẾT KẾ MÓNG CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP Đề bài: ✓ Địa chất 3B ✓ Đề bài: I5D ✓ Tải trọng tính toán: N= 2550 kN; M=150 kN.m; Q= 190 kN ĐỒ ÁN NỀN MÓNG GVHD: PGS.TS LÊ BÁ VINH SVTH: Trương Công Lên MSSV: 1411985 Trang 3 I. BẢNG THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT TỔNG HỢP Lớp đất Giá trị Độ ẩm W (%) γw (kNm3) Lực dính c (kNm2) Góc ma sát trong o Lớp 1: ( Cát đắp) Cát hạt vừa, màu vàng xám – trạng thái chặt vừa đến bời rời. TC 28.8 18.320 0.2 24.013 Lớp 2 Bùn sét lẫn hữu cơ và ít cát, độ dẻo cao – trạng thái rất mềm. TC 81.5 14.767 7.485 7.412 TTGH I 14.641 ÷ 14.893 7.175÷7.794 6.802÷8.021 TTGH II 14.689 ÷ 14.845 7.290÷7.680 7.029÷7.795 Lớp 3a Cát mịn lẫn ít sét – trạng thái chặt vừa. TC 22.8 19.107 7.300 27.722 TTGH I 3.139÷ 11.461 24.665÷ 30.668 TTGH II 4.847 ÷ 9.753 25.966 ÷ 29.466 Lớp 3b Cát mịn lẫn ít sét – trạng thái bời rời. TC 27.8 18.420 2.833 25.256 TTGH I 1.023 ÷ 4.643 24.466 ÷ 26.059 TTGH II 0.805 ÷ 4.862 24.484 ÷ 25.688 Lớp 4 Sét lẫn bột và ít cát, độ dẻo cao – trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng. TC 29.5 19.010 17.253 14.762 TTGH I 8.092 ÷ 26.415 11.609 ÷ 17.826 TTGH II 11.663 ÷ 22.843 12.848 ÷ 16.643 Lớp 5a Cát vừa đến mịn lẫn bột – trạng thái chặt vừa. TC 21.1 19.327 2.970 30.073 TTGH I 19.198 ÷ 19.457 1.480 ÷ 4.461 29.280 ÷ 30.854 TTGH II 19.248 ÷ 19.406 0.482 ÷ 5.459 29.577÷ 30.565 Lớp 5b Cát vừa đến mịn lẫn bột – trạng thái bời rời. TC 26.1 18.485 2.663 26.131 TTGH I 18.400 ÷ 18.570 1.292 ÷ 4.034 25.065 ÷ 27.180 TTGH II 18.436 ÷ 18.534 1.816 ÷ 3.510 25.473 ÷ 26.780
MỤC LỤC PHẦN III: THIẾT KẾ MĨNG CỌC BÊ TƠNG CỐT THÉP BẢNG THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT TỔNG HỢP I SỐ LIỆU TÍNH TỐN II Tải trọng Địa chất .4 Chọn kích thước cọc đài móng .4 Vật liệu TÍNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC III Sức chịu tải cọc theo độ bền vật liệu làm cọc Sức chịu tải cọc theo tiêu lí đất Sức chịu tải cọc theo tiêu cường độ đất 12 Sức chịu tải cọc theo kết thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT 15 Tổng hợp lựa chọn sức chịu tải cho phép cọc: 17 CHỌN SỐ LƯỢNG CỌC VÀ BỐ TRÍ CỌC 17 IV Chọn số lượng cọc: 17 Bố trí cọc đài 18 Kiểm tra điều kiện áp lưc xuống đỉnh cọc 19 Kiểm tra sức chịu tải cọc làm việc nhóm 20 ƯỚC LƯỢNG ĐỘ LÚN CỦA MĨNG CỌC (Tính tốn theo TTGH2) 21 V Xác định kích thước khối móng quy ước 21 Kiểm tra điều kiện làm việc đàn hồi 23 Tính lún cho khối móng quy ước 24 VI KIỂM TRA XUYÊN THỦNG VÀ TÍNH TỐN THÉP TRONG ĐÀI 26 Kiểm tra điều kiện xuyên thủng 26 Tính tốn thép đài 27 VII KIỂM TRA CỌC CHỊU TẢI TRỌNG NGANG 29 Xác định nội lực tải trọng ngang dọc theo thân cọc 29 Kiểm tra khả chịu uốn cọc 36 Kiểm tra ổn định xung quanh cọc 36 VIII KIỂM TRA CỌC KHI VẬN CHUYỂN LẮP DỰNG VÀ TÍNH MỌC CẨU 37 Kiểm tra cọc vận chuyển 37 Kiểm tra cọc dựng lắp 38 Tính tốn thép móc cẩu 39 Tính tốn cốt đai cọc 40 ĐỒ ÁN NỀN MÓNG GVHD: PGS.TS LÊ BÁ VINH PHẦN III THIẾT KẾ MĨNG CỌC BÊ TƠNG CỐT THÉP Đề bài: ✓ Địa chất 3B ✓ Đề bài: I-5-D ✓ Tải trọng tính tốn: N= 2550 kN; M=150 kN.m; Q= 190 kN SVTH: Trương Công Lên MSSV: 1411985 Trang ĐỒ ÁN NỀN MÓNG GVHD: PGS.TS LÊ BÁ VINH I BẢNG THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT TỔNG HỢP Lớp đất Giá trị Độ ẩm W (%) γw (kN/m ) Lực dính c (kN/m2) Góc ma sát o Lớp 1: ( Cát đắp) Cát hạt vừa, màu vàng xám – trạng thái chặt vừa đến bời rời TC 28.8 18.320 0.2 24.013 Lớp TC 81.5 14.767 7.485 7.412 Bùn sét lẫn hữu cát, độ dẻo cao – trạng thái mềm TTGH I 14.641 ÷ 14.893 7.175÷7.794 6.802÷8.021 TTGH II 14.689 ÷ 14.845 7.290÷7.680 7.029÷7.795 Lớp 3a TC 19.107 7.300 27.722 Cát mịn lẫn sét – trạng thái chặt vừa TTGH I 3.139÷ 11.461 24.665÷ 30.668 TTGH II 4.847 ÷ 9.753 25.966 ÷ 29.466 Lớp 3b TC 2.833 25.256 Cát mịn lẫn sét – trạng thái bời rời TTGH I 1.023 ÷ 4.643 24.466 ÷ 26.059 TTGH II 0.805 ÷ 4.862 24.484 ÷ 25.688 Lớp TC 17.253 14.762 Sét lẫn bột cát, độ dẻo cao – trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng TTGH I 8.092 ÷ 26.415 11.609 ÷ 17.826 TTGH II 11.663 ÷ 22.843 12.848 ÷ 16.643 Lớp 5a TC 19.327 2.970 30.073 Cát vừa đến mịn lẫn bột – trạng thái chặt vừa TTGH I 19.198 ÷ 19.457 1.480 ÷ 4.461 29.280 ÷ 30.854 TTGH II 19.248 ÷ 19.406 0.482 ÷ 5.459 29.577÷ 30.565 Lớp 5b TC 18.485 2.663 26.131 Cát vừa đến mịn lẫn bột – trạng thái bời rời TTGH I 18.400 ÷ 18.570 1.292 ÷ 4.034 25.065 ÷ 27.180 TTGH II 18.436 ÷ 18.534 1.816 ÷ 3.510 25.473 ÷ 26.780 SVTH: Trương Cơng Lên 22.8 27.8 29.5 21.1 26.1 18.420 19.010 MSSV: 1411985 Trang ĐỒ ÁN NỀN MÓNG GVHD: PGS.TS LÊ BÁ VINH II SỐ LIỆU TÍNH TỐN Tải trọng Đề số I-5-B: Mặt móng số I nội lực cho trước cột 5-B là: ✓ Giá trị tính tốn: Vị trí móng Lực dọc Ntt (kN) Mơmen Mtt (kNm) Lực ngang Htt (kN) 5-B 2550 150 190 ✓ Giá trị tiêu chuẩn: Atc = Att ; n = 1.15 n Vị trí móng Lực dọc Ntc (kN) Mơmen Mtc (kNm) Lực ngang Htc (kN) 5-B 2217 130 165 Địa chất - Chọn vị trí hố khoan nguy hiểm nhất: vào số búa thí nghiệm SPT trên, ta chọn HK1 để thiết kế HK có lớp đất yếu dày - Mực nước ngầm ổn định độ sâu 1m Chọn kích thước cọc đài móng - Chọn phương án cọc ép - Chọn thông số cọc ép ✓ Đài cọc - Chọn sơ chiều sâu đặt đài móng Df = (m) Vậy đáy đài nằm lớp đất - Chiều sâu chơn móng u cầu: φ Q Df = 0.7 tan (45° − ) √ γ b Trong đó: Q : tổng lực ngang Q = 2Htt = 190x2 = 380 kN γ : dung trọng tự nhiên lớp đất đặt đài φ : góc ma sát Ta chọn giá trị γ φ nhỏ ( cho giá trị Df,min – tốn an tồn ) φ = 7.412, γ = 14.641 kN/m3 SVTH: Trương Cơng Lên MSSV: 1411985 Trang ĐỒ ÁN NỀN MĨNG GVHD: PGS.TS LÊ BÁ VINH b : bề rộng đài; b = 2.8 m Df = 0.7 tan (45° − 7.412 380 )×√ = 1.87 m 14.641 × 2.8 Vậy Df = (m) thoã yêu cầu ✓ Cọc - Cạnh cọc: d = 350mm Diện tích tiết diện ngang cọc: Ap = 0.35 x 0.35 = 0.1225 (m2) - Chiều dài: Căn vào: + Điều kiện địa chất: Cọc cần xuyên qua lớp đất yếu, cắm sâu vào lớp đất tốt ( NSPT >20) đoạn ≥ (1 – 4) m + Theo điều kiện tải truyền xuống móng: Lực dọc truyền vào cọc Ntt =2550 (kN) tương đối lớn, cọc cần có chiều dài lớn Cọc cắm vào lớp đất 5a đến độ sâu 37.3 (m) Chiều dài từ mũi cọc đến đáy đài móng: Lc = 37.3 – = 35.3 (m) Chọn sơ phần cọc ngàm vào đài 0.1 (m), phần cốt thép neo vào đài 0.6 (m) Chiều dài thực cọc: L = 35.3+0.1+0.6 = 36 (m) Chọn cọc gồm đoạn, đoạn L1 =12 (m) Chiều dài làm việc cọc: Llv = 36 – 0.6 – 0.1 = 35.3 (m) - Chọn cốt thép cọc: 4d20 có As = 1257 (mm2 ) μ= As 1257 × 10−6 = × 100% = 1.03% ≥ 0.8% Ap 0.1225 Vật liệu ✓ Bê tông nặng B25: Rb = 14.5 MPa Rbt = 1.05 MPa Eb = 30x103 MPa γb = 0.9 ✓ Thép CI (φ≤10) CII (φ>10) RsI = 225 MPa; RsII = 280 MPa RswI = 175 MPa; RswII = 225 MPa Es = 21x104 MPa ✓ Trọng lượng trung bình bê tơng đất γtb = 22 kN/m3 ✓ Hệ số vượt tải n = 1.15 SVTH: Trương Công Lên MSSV: 1411985 Trang ĐỒ ÁN NỀN MÓNG GVHD: PGS.TS LÊ BÁ VINH III TÍNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC Sức chịu tải cọc theo độ bền vật liệu làm cọc PVL = φ(R b Ab + R s As ) Trong đó: Rb = 14.5 MPa Rs = 280 MPa As = 11257 (mm2) Ab = Ap – As= 122500 – 1257 = 121243 mm2 φ – hệ số xét đến ảnh hưởng uốn dọc Với λ ≤ 28, φ = 1; Với λ ≤ 28, φ = 1.028 – 0.0000288λ2 – 0.0016λ λ= l1 r I : Bán kính quán tính tiết diện cọc A l1 = lo + r= Trong đó: = kbp c EI : hệ số biến dạng cọc bp : bề rộng quy ước cọc d ≥ 0.8m: bp = d+1 (m) d < 0.8m: bp = 1.5d+0.5 (m) d : cạnh cọc vuông hay đường kính cọc trịn k: hệ số tỷ lệ ( tra bảng A1, trang 72 TCVN 10304:2012), cọc qua nhiều lớp đất tính tương đương k = ( ki li ) l i E: môđun đàn hồi vật liệu cọc, E = 3×107 (kN/m2) I: mơmen quán tính tiết diện ngang cọc c : hệ số điều kiện làm việc ( cọc độc lập c =3) l0 : chiều dài đoạn cọc kể từ đáy đài đến cao độ san Đối với trường hợp đài cọc nằm mặt đất lo = SVTH: Trương Công Lên MSSV: 1411985 Trang ĐỒ ÁN NỀN MÓNG GVHD: PGS.TS LÊ BÁ VINH Bảng tính hệ số nền: (Tham khảo bảng A.1 trang 72 TCVN 10304:2014) Lớp đất Chiều dày Hệ số rống lớp đất li (m) e Loại đất Độ sệt K×li IL Hệ số K (kN/m4) Bùn sét dẻo mềm 18.6 - 1.294 4000 74400 3a Cát mịn 0.712 - 9320 3b Cát mịn 1.6 0.468 - 9220 14752 Sét dẻo nửa cứng 4.0 - 0.350 13800 55200 5b Cát vừa 6.2 0.819 - 12000 74400 5a Cát vừa 4.9 0.670 - 13000 63700 Tổng 35.3 Hệ số tỉ lệ: k = (li ki ) li 282452 = 8001 (kN/m4) - Môdun đàn hồi vật liệu làm cọc: E = 3×107 kN/m2 - Mơmen qn tính tiết diện ngang cọc: b × h3 d4 0.354 I = Iy = = = = 1.25 × 10−3 (m4 ) 12 12 12 SVTH: Trương Cơng Lên MSSV: 1411985 Trang ĐỒ ÁN NỀN MĨNG GVHD: PGS.TS LÊ BÁ VINH - Bề rộng quy ước tiết diện ngang cọc bp: d = 0.35 m bp = 1.5d + 0.5 = 1.025 m 𝛾𝑐 = = l1 = kbp c EI = 80011.025 = 0.739 1 107 1.25 10−3 = 2.711 - Tiết diện ngang cọc: A = 0.1225 (m2) 1.25 10−3 = 0.101 (m) 0.1225 l 2.703 = 1= = 26.8 < 28 r 0.101 r= φ=1 PVL = 1× (14.5 × 121243+ 280 × 1257) × 10−3 = 2110 (kN) Sức chịu tải cọc theo tiêu lí đất Qa = Qtc ktc Với hệ số ktc sơ ktc = 1.65 (cho móng có số lượng cọc từ đến 10 cọc) Áp dụng công thức số 10, trang 22 TCVN 10304:2014 cọc chịu nén: Rc ,u = c ( cq qb Ab + u cf fi li ) Trong đó: - : hệ số điều kiện làm việc cọc đất, lấy c = qp : cường độ sức kháng đất mũi cọc, lấy theo Bảng u : chu vi tiết diện ngang thân cọc fi : cường độ sức kháng trung bình của, lớp đất thứ I thân cọc lấy theo Bảng Ab : diện tích cọc tựa lên đất li : chiều dài đoạn cọc nằm lớp thứ i cq , cf : hệ số làm việc đất mũi thân cọc c SVTH: Trương Công Lên MSSV: 1411985 Trang ĐỒ ÁN NỀN MĨNG SVTH: Trương Cơng Lên GVHD: PGS.TS LÊ BÁ VINH MSSV: 1411985 Trang ĐỒ ÁN NỀN MÓNG GVHD: PGS.TS LÊ BÁ VINH - Chu vi tiết diện thân cọc u = 1.4 m ✓ Xác định cq qb Ab - Diện tích cọc tựa đất Ab = 0.1225 (m2) - Độ sâu mũi cọc -37.3 (m) - Đất mũi cọc đất cát vừa đến mịn, trạng thái chặt vừa - Tra bảng 4, TCVN 10304:2014, ta chọn phương pháp ép cọc, dựa vào loại đất mũi, suy cq = 1.1 - Tra bảng 2, TCVN 10304:2014, ta chọn phương pháp ép cọc, suy qb = 6000 kPa Suy : cq qb Ab = 1.1 6000 0.1225 = 808.5 (kN) SVTH: Trương Công Lên MSSV: 1411985 Trang 10 ĐỒ ÁN NỀN MÓNG VI GVHD: PGS.TS LÊ BÁ VINH KIỂM TRA XUN THỦNG VÀ TÍNH TỐN THÉP TRONG ĐÀI Kiểm tra điều kiện xuyên thủng Đài cọc phải thoã mãn điều kiện xuyên thủng: Pxt ≤ Pcx Chọn a = 150 (mm) Suy chiều cao làm việc đài: ho = h – a =1000 – 150 =850 (mm) Xác định kích thước tháp xuyên: ltx = lc + 2h o = 0.5 + 0.85 = 2.2 (m) 6d = 2.1 (m) b tx = bc + 2h o = 0.5 + 0.85 = 2.2 (m) 6d = 2.1 (m) Suy không cần kiểm tra xuyên thủng SVTH: Trương Công Lên MSSV: 1411985 Trang 26 ĐỒ ÁN NỀN MĨNG GVHD: PGS.TS LÊ BÁ VINH Tính tốn thép đài ❖ Tính tốn thép theo phương X ∑Pi = P3 + P6 + P9 = 379.463×3 = 1138.389 (kN) My = ∑Pi × Lx = 1138.389 × 0.8 = 910.711 (kNm) = M 910.711106 = = 0.0345 b Rbbh02 0.9 14.5 2800 8502 = − − 2 = − − 0.0345 = 0.0351 As = b Rbbh0 Rs As = 0.0351 0.9 14.5 2800 850 = 3893 (mm2 ) 280 - Chọn thép: Chọn d18 có as = 254 (mm2) - Số thép: n1 = As1 3893 = = 15.3 as 254 - Chọn n1 = 16 - Khoảng cách thép a1 = 2800 − × 100 = 173.3 (mm) 16 − - Chọn a1 = 170 (mm) Vậy thép số chọn d18a170 = As 4064 = = 0.17% 0.05% bh0 2800 850 ❖ Tính tốn thép theo phương Y ∑Pi = P7 + P8 + P9 = 271.527+325.495+379.463 = 976.485 (kN) My = ∑Pi × Lx = 976.485 × 0.8 = 781.188 (kNm) = M 781.188 106 = = 0.0296 b Rbbh02 0.9 14.5 2800 8502 = − − 2 = − − 0.0296 = 0.03 SVTH: Trương Cơng Lên MSSV: 1411985 Trang 27 ĐỒ ÁN NỀN MĨNG As = GVHD: PGS.TS LÊ BÁ VINH b Rbbh0 Rs As = 0.03 0.9 14.5 2800 850 = 3328 (mm2 ) 280 - Chọn thép: Chọn d18 có as = 254 (mm2) - Số thép: n1 = As1 3328 = = 13.1 as 254 - Chọn n1 = 14 - Khoảng cách thép a1 = 2800 − × 100 = 200 (mm) 14 − - Chọn a1 = 200 (mm) Vậy thép số chọn d18a200 = As 3556 = = 0.15% 0.05% bh0 2800 850 SVTH: Trương Công Lên MSSV: 1411985 Trang 28 ĐỒ ÁN NỀN MÓNG VII GVHD: PGS.TS LÊ BÁ VINH KIỂM TRA CỌC CHỊU TẢI TRỌNG NGANG Xác định chuyển vị ngang cọc lực ngang chân gây nhằm đảm bảo thoả điều kiện khống chế cơng trình chuyển vị ngang Đồng thời xác định biểu đồ moment, lực cắt, ứng suất nhằm kiểm tra cốt thép cọc đủ khả chịu lực, cững vị trí cần cắt cốt thép Từ lực ngang moment tác dụng đầu cọc, ta phân tích chuyển vị ngang , moment lực cắt dọc theo chiều dài cọc Xác định nội lực tải trọng ngang dọc theo thân cọc My l0 Hx y0 H0 = l M0 = z y x Momen chuyển thành lực dọc cọc, momen đầu cọc Mo =0 Xem đài cọc cứng tuyệt đối, lực cắt lớn tác dụng xuống móng: Htto = 190 (kN), Suy lực cắt tác dụng lên cọc: Ho = Htt/n = 190/9 = 21.11 (kN) Moment quán tính tiết diện ngang cọc: I = 1.25×10-3 (m4) Module đàn hồi bê tơng B25: Eb = 30×106 kN/m² Hệ số biến dạng: αbd = 0.739 (được tính phần xác định Qa(vl)) Chiều dài cọc đất tính đổi: le = αbd×l = 0.739×35.3=26.087 (m) Tra bảng ta được: A0 = 2.441, B0 = 1.621, C0 = 1.751 SVTH: Trương Công Lên MSSV: 1411985 Trang 29 ĐỒ ÁN NỀN MÓNG GVHD: PGS.TS LÊ BÁ VINH ❖ Xác định chuyển vị ngang yo góc xoay Ψo đầu cọc Chuyển vị ngang tiết diện cọc lực đơn vị Ho =1 gây ra: HH = 1 A0 = 2.441 = 1.61 10 −4 ( m / kN ) Eb I 0.739 30 106 1.25 10−3 bd Chuyển vị ngang tiết diện cọc lực đơn vị Mo =1 gây ra: HM = MH = 1 B0 = 1.621 = 7.92 10−5 (m / kN ) −3 Eb I 0.739 30 10 1.25 10 bd Góc xoay tiết diện cọc lực đơn vị Ho =1 gây ra: MM = 1 Co = 1.751 = 6.32 10 −5 (1/ kNm) −3 bd Eb I 0.739 30 10 1.25 10 Chuyển vị ngang y0 góc xoay cao trình mặt đất: y0 = H 0 HH + M 0 HM = 21.111.6110−4 + = 3.4 10−3 m = 0.34 (cm) = H 0 MH + M 0 MM = 21.11 7.92 10−5 = 1.67 10−3 (rad ) Chuyển vị ngang góc xoay cọc cao trình đáy đài: Ml3o Hlo2 = y o + o lo + + 3E b I 2E b I n = o + Hl3o Mlo + 2E b I E b I Trong công thức trên, lo khoảng cách từ đáy đài đến mặt đất, với móng cọc đâì thấp nên lo = 0, vậy: = yo = 0.34 (cm) = o = 1.67 10−3 (rad) Áp lực tính tốn z (kN / m2 ) , momen uốn M z ( kNm) lực cắt Qz (kN ) tiết diện cọc tính theo công thức sau: z = K bd ze ( y0 A1 − 0 M H B1 + C1 + D1 ) bd bd Eb I bd Eb I M z = bd2 Eb Iy0 A3 − bd Eb I B3 + M 0C3 + H0 bd D3 Qz = bd Eb Iy0 A4 − bd2 Eb I B4 + bd M 0C4 + H D4 SVTH: Trương Công Lên MSSV: 1411985 Trang 30 ĐỒ ÁN NỀN MÓNG GVHD: PGS.TS LÊ BÁ VINH Thay số có kết bảng đây: Bảng tính mơment dọc thân thân cọc: z (m) ze (m) A3 B3 C3 D3 Mz (kNm) 0.0 0.1 0.3 0.4 0.5 0.7 0.8 0.9 1.1 1.2 1.4 1.5 1.6 1.8 1.9 2.2 2.3 2.4 2.6 2.7 3.0 3.2 3.5 4.1 4.7 5.4 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.1 1.2 1.3 1.4 1.6 1.7 1.8 1.9 2.2 2.4 2.6 3.5 0 -0.001 -0.005 -0.011 -0.021 -0.036 -0.057 -0.085 -0.121 -0.167 -0.222 -0.287 -0.365 -0.455 -0.676 -0.808 -0.956 -1.118 -1.295 -1.693 -2.141 -2.621 -3.541 -3.919 -1.614 0 -0.001 -0.002 -0.005 -0.011 -0.02 -0.034 -0.055 -0.083 -0.122 -0.173 -0.238 -0.319 -0.543 -0.691 -0.867 -1.074 -1.314 -1.906 -2.663 -3.6 -6 -9.544 -11.731 1 1 0.999 0.998 0.996 0.992 0.985 0.975 0.96 0.938 0.907 0.866 0.739 0.646 0.53 0.385 0.207 -0.271 -0.941 -1.877 -4.688 -10.34 -17.919 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.699 0.799 0.897 0.994 1.09 1.183 1.273 1.358 1.507 1.566 1.612 1.64 1.646 1.575 1.352 0.917 -0.891 -5.854 -15.076 0.00 2.86 5.64 8.27 10.75 13.05 15.14 16.92 18.47 19.73 20.59 21.31 21.79 21.93 21.84 21.06 20.39 19.53 18.62 17.56 15.20 12.64 10.13 5.47 1.44 0.01 SVTH: Trương Cơng Lên MSSV: 1411985 Trang 31 ĐỒ ÁN NỀN MĨNG 0.00 0.0 GVHD: PGS.TS LÊ BÁ VINH 10.00 20.00 30.00 40.00 -1.0 Độ sâu từ đài (m) -2.0 -3.0 -4.0 -5.0 -6.0 Giá trị Mz (kNm) Bảng tính lực cắt dọc thân thân cọc: z (m) ze (m) A4 B4 C4 D4 Qz (kN) 0.0 0.1 0.3 0.4 0.5 0.7 0.8 0.9 1.1 1.2 1.4 1.5 1.6 1.8 1.9 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.1 1.2 1.3 1.4 -0.005 -0.02 -0.045 -0.08 -0.125 -0.18 -0.245 -0.32 -0.404 -0.499 -0.603 -0.716 -0.838 -0.967 0 -0.003 -0.009 -0.021 -0.042 -0.072 -0.114 -0.171 -0.243 -0.333 -0.443 -0.575 -0.73 -0.91 0 -0.001 -0.003 -0.008 -0.016 -0.03 -0.051 -0.082 -0.125 -0.183 -0.259 -0.356 -0.479 1 1 0.999 0.997 0.994 0.989 0.98 0.967 0.946 0.917 0.876 0.821 21.11 20.85 20.18 19.10 17.71 16.08 14.24 12.26 10.24 8.19 6.10 4.06 2.14 0.29 -1.36 SVTH: Trương Công Lên MSSV: 1411985 Trang 32 ĐỒ ÁN NỀN MÓNG 2.0 2.2 2.4 2.6 2.7 2.8 3.0 3.1 3.2 3.4 3.5 3.7 3.8 3.9 4.1 4.2 4.3 4.5 4.6 4.7 4.9 5.0 5.1 5.3 5.4 1.5 1.6 1.8 1.9 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 SVTH: Trương Công Lên GVHD: PGS.TS LÊ BÁ VINH -1.105 -1.248 -1.547 -1.699 -1.848 -1.987 -2.125 -2.232 -2.339 -2.388 -2.437 -2.392 -2.346 -2.158 -1.969 -1.36 -0.752 -0.143 0.465 1.074 2.708 4.342 5.976 7.61 9.244 -1.116 -1.35 -1.906 -2.227 -2.578 -2.969 -3.36 -3.794 -4.228 -4.684 -5.14 -5.582 -6.023 -6.394 -6.765 -6.77 -6.775 -6.779 -6.784 -6.789 -5.503 -4.217 -2.93 -1.644 -0.358 MSSV: 1411985 -0.63 -0.815 -1.299 -1.608 -1.966 -2.408 -2.849 -3.411 -3.973 -4.664 -5.355 -6.173 -6.99 -7.915 -8.84 -9.81 -10.781 -11.751 -12.722 -13.692 -14.076 -14.46 -14.843 -15.227 -15.611 0.747 0.652 0.374 0.181 -0.057 -0.375 -0.692 -1.142 -1.592 -2.207 -2.821 -3.633 -4.445 -5.483 -6.52 -7.981 -9.442 -10.904 -12.365 -13.826 -15.689 -17.552 -19.414 -21.277 -23.14 -2.98 -4.35 -6.60 -7.52 -8.21 -8.71 -9.13 -9.29 -9.46 -9.36 -9.24 -8.94 -8.62 -8.15 -7.61 -6.89 -6.23 -5.58 -4.92 -4.21 -3.34 -2.48 -1.63 -0.76 0.10 Trang 33 ĐỒ ÁN NỀN MÓNG -20.00 -10.00 GVHD: PGS.TS LÊ BÁ VINH 0.00 0.0 10.00 20.00 30.00 40.00 Độ sâu từ đáy đài (m) -1.0 -2.0 -3.0 -4.0 -5.0 -6.0 Giá trị áp lực cắt Qz (kN) Bảng tính áp lực ngang: z (m) ze (m) A1 B1 C1 D1 σz (kN/m2) 0.0 0.1 0.3 0.4 0.5 0.7 0.8 0.9 1.1 1.2 1.4 1.5 1.6 1.8 1.9 2.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1 1 1 0.999 0.999 0.997 0.995 0.992 0.987 0.979 0.969 0.955 0.937 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.799 0.899 0.997 1.095 1.192 1.287 1.379 1.468 0.005 0.02 0.045 0.08 0.125 0.18 0.245 0.32 0.405 0.499 0.604 0.718 0.841 0.974 1.115 0 0.001 0.005 0.011 0.021 0.036 0.057 0.085 0.121 0.167 0.222 0.288 0.365 0.456 0.56 0.00 3.61 6.71 9.31 11.43 13.08 14.27 15.09 15.50 15.57 15.40 14.92 14.17 13.26 12.24 11.11 SVTH: Trương Công Lên MSSV: 1411985 Trang 34 ĐỒ ÁN NỀN MÓNG 2.2 2.3 2.4 2.6 2.7 2.8 3.0 3.5 3.7 3.8 3.9 4.1 4.2 4.3 4.5 4.6 4.7 4.9 5.0 5.1 5.3 5.4 GVHD: PGS.TS LÊ BÁ VINH 1.6 1.7 1.8 1.9 2.1 2.2 2.6 2.7 2.8 2.9 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 -15.00 -10.00 0.913 0.882 0.848 0.795 0.735 0.655 0.575 0.033 -0.176 -0.385 -0.657 -0.928 -1.328 -1.728 -2.128 -2.528 -2.928 -3.513 -4.098 -4.683 -5.268 -5.853 -5.00 0.00 0.0 1.553 1.633 1.706 1.77 1.823 1.855 1.887 1.755 1.623 1.49 1.264 1.037 0.575 0.113 -0.348 -0.81 -1.272 -2.206 -3.14 -4.073 -5.007 -5.941 5.00 1.264 1.421 1.584 1.752 1.924 2.098 2.272 2.907 3.018 3.128 3.177 3.225 3.073 2.92 2.768 2.615 2.463 1.785 1.107 0.429 -0.249 -0.927 10.00 15.00 0.678 0.812 0.961 1.126 1.308 1.514 1.72 2.724 3.006 3.288 3.573 3.858 4.082 4.307 4.531 4.756 4.98 4.894 4.807 4.721 4.634 4.548 20.00 9.86 8.56 7.57 5.94 4.66 3.52 2.26 -1.66 -2.33 -2.97 -3.66 -4.19 -4.50 -4.78 -5.19 -5.48 -5.84 -6.00 -6.23 -6.49 -6.72 -6.89 25.00 Độ sâu từ đáy đài (m) -1.0 -2.0 -3.0 -4.0 -5.0 -6.0 Giá trị áp lực ngang cọc (kN/m2) SVTH: Trương Công Lên MSSV: 1411985 Trang 35 ĐỒ ÁN NỀN MÓNG GVHD: PGS.TS LÊ BÁ VINH Kiểm tra khả chịu uốn cọc Điều kiện kiểm tra: M zmax M Tại độ sâu z = 1.8 (m) kể từ đáy đài ( thuộc lớp đất thứ ) có Mzmax = 21.93 (kNm) Kiểm tra khả chịu uốn cọc chọn với tiết diện 35x35 (cm), thép dọc 4d20 – As =12.57 (cm2) Bê tông cấp độ bền B25 – Rb =14500 (kPa) Chọn a = (cm), Suy ho = 35 – = 30 (cm) Lượng thép dọc chịu uốn: 2d20 – As = 6.28 (cm2) = 6.28x10-4 (m2) = As R s 6.28 10−4 280000 = = 0.1155 R b bh o 14500 0.35 0.3 = (1 − 0.5 ) = 0.1155 (1 − 0.5 0.1155 ) = 0.109 Khả chịu uốn cọc: M = R b bh = 0.109 14500 0.35 0.32 = 49.79 (kNm) Như vậy: M zmax = 21.93(kNm) M = 49.79 (kNm) Suy thoã mãn điều kiện Kiểm tra ổn định xung quanh cọc Điều kiện kiểm tra: zmax z Tại độ sâu z = 1.2 (m) kể từ đáy đài ( thuộc lớp đất số ) có zmax = 15.57 (kPa) Tính tốn áp lực ngang lớn cho phép với thơng số Lớp đất có: c1 = 7.175 (kPa), φ1 = 6.802o độ sâu 3.2 (m) (kể từ mặt đất) có 'v = 29.266 (kPa) Lớp đất li (m) γI (kN/m³) li.γI (trên MNN) 18.32 18.320 (dưới MNN) 0.2 8.32 1.664 2 4.641 9.282 Tổng 3.2 SVTH: Trương Công Lên MSSV: 1411985 29.266 Trang 36 ĐỒ ÁN NỀN MÓNG GVHD: PGS.TS LÊ BÁ VINH Lấy 1 = 1, 2 = 0.8, = 0.3 (cọc ép) Thay số vào ta có: z = 12 'v tan I + cI ) ( cos I = 1 0.8 ( 29.266 tan ( 6.802o ) + 0.3 7.175 o cos (6.802 ) ) = 18.19 (kPa) Như vậy, zmax = 12.57 (kPa) z = 18.19 (kPa) Suy thoả điều kiện áp lực ngang dọc theo thân cọc VIII KIỂM TRA CỌC KHI VẬN CHUYỂN LẮP DỰNG VÀ TÍNH MỌC CẨU Kiểm tra cọc vận chuyển Sơ đồ tính: Tính tốn cốt thép Trọng lượng thân cọc q = k d A p bt = 1.5 0.35 0.35 25 = 4.59 (kN / m) Trong đó: k d = (1.2 1.5 ) : hệ số rỗng Ap : diện tích bê tơng (m2) SVTH: Trương Cơng Lên MSSV: 1411985 Trang 37 ĐỒ ÁN NỀN MĨNG GVHD: PGS.TS LÊ BÁ VINH Môment lớn cọc M max = 0.045qL2 = 0.045 4.59 122 = 29.74 (kNm) Cốt thép tối thiểu cọc Chọn bề dày bê tông bảo vệ a=2.5 (cm), Suy ra: ho = 35 – 2.5 = 32.5 (cm) M 29.74 106 m = = = 0.062 b R b bh o2 0.9 14.5 350 3252 = − − 2 m = − − 0.062 = 0.064 As = b R b bh o 0.064 0.9 14.5 350 325 = = 339.3 (mm ) Rs 280 Thép chọn 4d20, phần thép chịu kéo 2d20 có: As,chon = 628 (mm ) As = 339.3 (mm ) Vậy thép chọn thoã điều kiện vận chuyển Kiểm tra cọc dựng lắp Sơ đồ tính: SVTH: Trương Cơng Lên MSSV: 1411985 Trang 38 ĐỒ ÁN NỀN MÓNG GVHD: PGS.TS LÊ BÁ VINH Tính tốn cốt thép: Trọng lượng thân cọc: q = 4.59 (kN/m) Môment lớn cọc: M max = 0.045qL2 = 0.045 4.59 122 = 29.74 (kNm) Cốt thép tối thiểu cọc Chọn bề dày bê tông bảo vệ a=2.5 (cm), Suy ra: ho = 35 – 2.5 = 32.5 (cm) M 29.74 106 m = = = 0.062 b R b bh o2 0.9 14.5 350 3252 = − − 2 m = − − 0.062 = 0.064 As = b R b bh o 0.064 0.9 14.5 350 325 = = 339.3 (mm ) Rs 280 Thép chọn 4d20, phần thép chịu kéo 2d20 có: As,chon = 628 (mm ) As = 339.3 (mm ) Vậy thép chọn thoã điều kiện dựng lắp Tính tốn thép móc cẩu Sử dụng thép CII Ta bố trí móc cẩu đoạn cọc: Pcoc = 0.352 25 12 = 36.75 (kN ) Chọn đường kính thép làm móc cẩu từ điều kiện: Amoc R s Pcoc FS Trong đó: Asmoc diện tích tiết diện móc cẩu, Asmoc = πd2/4 FS hệ số an toàn, chọn FS = d moc Pcoc 36.75 103 FS = = 18.28 (mm) Rs 280 Chọn thép d20 Chọn chiều dài đoạn neo từ điều kiện: Fneo ×Rbt ≥ Pcoc×FS Trong đó, Fneo diện tích bề mặt đoạn neo, Fneo = (πd)×lneo FS hệ số an tồn, chọn FS = SVTH: Trương Cơng Lên MSSV: 1411985 Trang 39 ĐỒ ÁN NỀN MÓNG lneo GVHD: PGS.TS LÊ BÁ VINH Pcoc 24.5 103 FS = = 743 (mm) d moc Rbt 20 1.05 Chọn lneo = 750 (mm) Tính toán cốt đai cọc Khả chịu lực cắt bê tông cọc: Qmin = 0.6R bt bh o = 0.6 1.05 103 0.35 0.3 = 66.15 (kN) Lực cắt lớn phát sinh cọc chịu tải ngang: Qzmax = 21.11 (kN) < Qmin = 66.15 (kN) Vậy đặt cốt đai theo cấu tạo: Đường kính cốt đai: d 0.25d max = (mm) d (mm) Chọn d=6 mm ( Asw = 0.283 (cm2 ) ) Khoảng cách cốt đai: s 15d = 300 (mm) s 500 (mm) Chọn s = 200mm đoạn, đầu cuối cọc a = 50mm (1m kể từ đầu cọc cuối cọc) ❖ Kiểm tra: Qwb = 2 Rbt bh02 Qb = Rsw Asw 225 103 28.3 10−6 = 2 1.05 103 0.35 0.32 = 91.78 ( kN ) Q s 0.2 Rbt bh02 1.05 103 0.35 0.32 = = 330.75 (kN ) Q s 0.2 Suy thỏa mãn yêu cầu SVTH: Trương Công Lên MSSV: 1411985 Trang 40