Trong đó:
β: hệ số kinh nghiệm kể đến sự ảnh hưởng của tải trọng ngang và mômen, lấy β=1,1 (T/m3) ∑N: tổng tải trọng tác dụng lên cọc . tt d N n P G ∑ = +
Gd : trọng lượng của đất trên đài Gd = Fd.tb.h = 12,11 .2 . 2 = 48,44 T Thay vào công thức:
T
Thay vào công thức:
nc=1,1 =1,306
Để đảm bảo an toàn lấy nc= 2 cọc Bố trí cọc trong đài như sau:
Khoảng cách 2 tim cọc là r = 3.1,0= 3,0m Chiều sâu đặt đài h=2m
Lớp đất phủ trên mặt đài 0,2m
Chiều dày làm việc của bêtông h2= 2-0,5-0,2= 1,3m Diện tích đài cọc:
Cạnh dài: A= r + d +2f = 3,0+1,0 + 2.0,2 = 4,4 m Cạnh ngắn: B = d + 2f = 1,0 + 2.0,2 = 1,4m Với f là bê tông bảo vệ ngoài cốt thép lấy f =0,2.
Lực tác dụng lên cọc phải thỏa mãn điều kiện: max 0 tt P ≤ P max 0 N P n ∑ = Trong đó:
Pomax: tải trọng lớn nhất tác dụng lên cọc
∑N: tổng tải trọng tác dụng lên cọc, ∑N= 654,32T n : số lượng cọc trong đài, n = 2 cọc
Ptt: tải trọng tính toán ,
Ptt= 550,8 T Thay vào công thức:
P0max== 327,16<
tt
P
= 550,8T
Như vậy tải trọng tác dụng lên cọc nhở hơn sức chịu tải tính toán của cọc, cho nên thiết kế cọc như vậy là hợp lý.
Kiểm tra cường độ chịu lực của đài
Kiểm tra cường độ chịu lực của đài cọc là kiểm tra khả năng chọc thủng đài của cọc. Ứng suất cắt dọc trục do cọc gây ra được tính theo công thức:
[ ]max max 0 2 . P U h τ = ≤ τ Trong đó[ ]τ
[ ]τ
=0,1.Rn, với Rn là cường độ kháng nén của bêtông phụ thuộc vào mac bêtông 300#, tra bảng được Rn = 1300 T/m2, [ ]τ
= 130 T/m2
h2 : chiều dày bêtông chống chọc thủng đài cọc, h2 = 1,3m; U : chu vi tiết diện cọc, U = 3,14 m;
Thay vào công thức:
= 83,89 (T/m2) < [ 130 T/m2 Vậy đài làm việc trong điều kiện không bị chọc thủng.
Kiểm tra cường độ đất nền dưới mũi cọc
Để kiểm tra cường độ đất nền dưới mũi cọc ta coi đài cọc, cọc và đất xung quanh cọc là một móng khối quy ước.
Kích thước móng khối quy ước đươc xác định bằng góc mở α:
Trong đó: φtb: góc ma sát trung bình của các lớp đất từ mũi cọc trở lên
φi : góc ma sát trong của lớp đất thứ i; đối với đất rời, góc ma sát trong được lấy theo bảng 4.3.
li : chiều dày của từng lớp đất mà cọc xuyên qua, (m); L: chiều dài cọc, (m)
Lớp đất (rad) li(m) 2 0.16485 1,7 0.28 3 0,462 11.5 5.313 4 0.21 5.6 1.176 5 0,2 4 0.8 6 0,57 9,5 5.415 7 0,689 1,6 1.1024 φtb = 34,4 0864 , 14 = 0,41(rad) α = 4 0,41 = 0.1025 => α =44' tg α =0.1
Diện tích đáy móng khối quy ước được tính theo công thức sau: Fqư = (A + 2l.tgα)×(B + 2l.tgα)
Trong đó:
A: khoảng cách giữa hai mép ngoài của cọc theo chiều dài của đài, A = 4,4m;
B: khoảng các giữa hai mép ngoài của cọc theo chiều rộng của đài, B = 1,4 m;
l: chiều dài của cọc từ đáy đài đến mũi cọc, l = 34,4m; α: góc mở rộng so với phương thẳng đứng, tgα = 0,1. Thay các giá trị ta được:
Fqư = (4,4 + 2×34,4×0,1)×(1,4 + 2×34,4×0,1) = 93,39 m2. Trọng lượng móng khối quy ước được tính theo công thức sau:
Gqư = Fqư×γtb×hqư Trong đó:
γtb : khối lượng thể tích trung bình của móng khối quy ước, lấy γtb = 2,0 t/m3; hqư : chiều sâu móng khối quy ước, hqư = 35.9 m.
Thay số ta được:
Gqư = 93,39 ×2,0×35,9 = 6705,402 T
Cường độ chịu tải của đất nền dưới móng khối quy ước phải thỏa mãn điều kiện: σtb ≤ Rtc
trong đó:
σtb : áp lực trung bình tại đáy móng khối quy ước, T/m2;
Rtc: áp lực tiêu chuẩn tại đáy móng khối quy ước, được xác định theo công thức: Rtc = m× (A×γ×bqư + B×γtb×hqư) + c.D
A,B,D: các hệ số tra bảng phụ thuộc vào góc ma sát trong của đất tại đáy móng khối quy ước, với φ = 320 tra bảng theo TCVN 9362-2012 ta được các hệ số A = 1,34; B = 6,35 ; D = 8,55
bqư: chiều rộng đáy móng khối quy ước:
bqư = 1,4 + 2×33,9×0,1 = 8,18 m;
hqư: chiều sâu móng khối quy ước tính tới đầu cọc, hqư = 35,9 m; γ: khối lượng thể tích đất dưới đáy móng khối quy ước, γ = 1,8 g/cm3;
γtb: khối lượng thể tích trung bình của các lớp đất nằm trên đáy móng khối quy ước, γtb = 1.82 g/cm3;
γtb==1,82 g/cm3
c: lực dính kết của đất dưới mũi cọc, c = 0 T/m2 (lớp dưới mũi cọc là cuội sỏi ); Thay số ta được:
Rtc = 1×(1,34×1,8×8,18 + 6,35×1,82×33,9) + 0×8,55 =411,51 T/m2 So sánh σtb với Rtc ta thấy σtb = 78,76 T/m2 < Rtc = 411,51 T/m2. Vậy nền ổn định về cường độ chịu tải.
α α P bqu B A hqu L
Hình 4.2: Sơ đồ móng khối quy ước Vấn đề biến dạng lún của đất nền
Khi thiết kế xây dựng và sử dụng công trình thì độ lún cuối cùng của công trình không được lớn hơn độ lún giới hạn cho phép, tức là phải thỏa mãn điều kiện:
S ≤ [Sgh] S: tổng độ lún cuối cùng của công trình;
[Sgh]: độ lún giới hạn cho phép, với công trình nhà dân dụng: [Sgh] = 8 cm. Coi móng cọc là móng khối quy ước, áp dụng phương pháp phân tầng lấy tổng chia đất nền dưới khối móng quy ước thành nhiều phân tố đồng nhất có bề dày hi, hi = 0,2.bqư = 0,2×8,18= 1,636 m. Sau đó tính lún cho từng phân tố này rồi cộng chúng lại với nhau, ta sẽ có được độ lún cuối cùng.
Theo quy phạm thì vùng hoạt động nén ép kết thúc ở độ sâu mà tại đó thỏa mãn điều kiện : σz ≤ 0,2.σbt
Trong đó : σz - ứng suất nén ép do công trình gây ra σbt - ứng suất bản thân của đất ở độ sâu z.
Áp lực gây lún tại đáy móng là:
qu tb tc gl h P =σ −γ . Trong đó:
σtc: áp lực tiêu chuẩn của công trình tác dụng nên đáy móng khối quy ước, theo kết quả tính toán ở trên σtc= 78,76 (T/m2);
tb
γ
: khối lượng thể tích trung bình của các lớp đất trên đáy móng khối móng quy ước, γtb = 1,82 g/cm3;
hqư: chiều sâu của khối móng quy ước, hqư = 35,9m. Vậy áp lực gây lún tại đáy móng quy ước là:
Pgl = 78,76 – 1,82×35,9 = 13,422 (T/m2)
Chia lớp đất dưới đáy móng trong phạm vi chiều dày vùng hoạt động nén ép thành các phân tố có chiều dày 1,6 m
Ứng suất phụ thêm theo chiều sâu được tính theo công thức sau: σz = k0×Pgl = k0 ×13,422 (T/m2)
l: là chiều dài móng khối quy ước : l = 11,18 (m); b: là chiêu rộng móng khối quy ước : b = 8,18 (m). Ứng suất bản thân (σbt) theo độ sâu tại tâm móng:
∑+ + = i qu i i bt γ .h γ .z σ Trong đó: i γ
: khối lượng thể tích đất dưới đáy móng khối quy ước, i
γ
= 1,8 (g/cm3); zi: khoảng cách từ điểm tính ứng suất tới đáy móng khối quy ước, (m).
Bảng 4.2: Tính toán ứng suất do tải trọng bản thân và tải trọng phụ thêm theo chiều sâu dưới đáy móng khối quy ước
Điểm zi z/b l/b K0 σz(T/m2) σbt(T/m2)
1 0 0 1,36 1 13,422 61,02
2 1,6 0,2 1,36 0,972 13,046 63,9
3 3,2 0,4 1,36 0,848 11,382 66,78
Ta nhận thấy tại điểm thứ 3 ở độ sâu 3,2 m tính từ đáy móng khối quy ước có: σz = 11,382 (T/m2) < 0,2. σbt = 0,2×66,78 =13,356 (T/m2)
Vậy chiều sâu vùng hoạt động nén ép là z = 3,2 (m) Ta có độ lún cuối cùng được tính theo công thức:
Trong đó:
hi: chiều dày lớp phân tố thứ i, hi = 1,6 m;
i
β
: hệ số phụ thuộc vào lớp đất thứ i, với đất cuội sỏi i
β
E0i : môđun tổng biến dạng của lớp đất phân tố thứ i, E0i =7120 (T/m2);
zi
σ
: ứng suất phụ thêm ở phân tố thứ i.
Vì chiều dày vùng hoạt động nén ép là 3,2 m nên ta có độ lún cuối cùng là:
S = 7120 1.6 0,8× ( 2 13,422 +13,046+ 2 11,382 ) = 4,61 ×10-3 m
Như vậy S = 4,61 ×10-3 m = 0,461 cm < [Sgh] = 8cm, do đó đảm bảo công trình làm việc bình thường
Vấn đề nước chảy hố móng
Kết quả đo mực nước trong hố khoan tại thời điểm khảo sát sau khi kết thúc khoan >24h quan sát các hố khoan khảo sát cho thấy mực nước dưới đất (nước mặt) cách mặt đất dao động từ 1,0m (HK1) đến 2,7m (HK5). Mực nước này tồn tại chủ yếu do nước thấm gỉ trong lớp đất san lấp và lớp đất ruộng với lưu lượng nhỏ và chịu ảnh hưởng trực tiếp bởi nước mưa, nước mặt, nước sinh hoạt thấm gỉ trong khu vực nên mực nước này thường dao động theo mùa. Chiều sâu đào hố móng để đặt đáy đài là 2m. Vì vậy hố móng không chịu tác động của nước ngầm. Trong quá trình thi công cần chú ý đến nước mặt do mưa, nên có biện pháp máy bơm, thoát nước khi cần thiết.
4.3.2. Nhà B
Chọn độ sâu đặt đài cọc và cọc
+Đài cọc được cấu tạo bằng bê tông mác 300; +Chọn độ sâu đáy đài 2m tính từ mặt đất;
+Chiều dày đài cọc chọn 1,5m, cọc ngàm vào đài 0,5m;
+Cọc được đặt sâu vào lớp 6 – lớp cát hạt trung 1,3 m. Chọn Do vậy chọn chiều sâu đặt mũi cọc là 27,5m.
Chọn loại cọc, kích thước cọc
+Loại cọc: chọn cọc BTCT đúc sẵn; +Tiết diện cọc là: 30×30 cm;
+Chiều dài cọc là 26m;
+Bê tông làm cọc mác 300#; Cốt thép dọc chịu lực gồm 4 thanh φ20 loại CT3, thép đai dùng thép φ 6 loại A-II.