Bảng tính các hệ sớ đất lớp 4

e) Lớp đất 5: Cát hạt mịn trạng thái chặt vừa chiều dày 3.8m Bảng 7.6: Bảng tính các hệ sớ đất lớp 5

Lớp 5 là lớp cát hạt mịn trạng thái chặt vừa, tính năng xây dựng tớt, có khả năng chịu tải trung bình, đất có tính nén lún trung bình, chiều dày lớp tương đới nên khơng thích hợp làm móng cho cơng trình.

f) Lớp đất 6: Cát hạt mịn trạng thái chặt, chiều 8m

Bảng 7.7: Bảng tính các hệ sớ đất lớp 6

7.1.3. Điều kiện địa chất, thủy văn

Nước ngầm ở khu vực qua khảo sát dao động tuỳ theo mùa. Mực nước tĩnh mà ta quan sát thấy nằm cách mặt đất thiên nhiên -1.9m. Nếu thi công móng sâu, nước ngầm ít ảnh hưởng đến cơng trình.

7.2. Lựa chọn giải pháp móng

Các lớp đất ở bên trên như lớp 1 (đất sét - sét pha trạng thái chảy), lớp 2 (đất sét trạng thái nửa cứng), lớp 3 (đất sét pha trạng thái dẻo cứng đôi chỗ dẻo mền) lớp 4 (đất cát pha), lớp 5 (cát hạt mịn trạng thái chặt vừa) là các lớp đất hoặc là quá mỏng, hoặc là có khả năng chịu tải kém không ổn định về tính chất cơ lý và bề dày. Ta nhận thấy chỉ có lớp 6 (cát thô lẫn cuội sỏi), là các lớp đất vừa nằm ở dưới sâu, vừa có khả năng chịu tải lớn phù hợp với các công trình cao tầng.

Căn cứ vào tình hình địa chất, qui mô công trình cũng như tải trọng tác dụng xuống móng thì giải pháp móng sâu (móng cọc) là hợp lí hơn cả. Mũi cọc sẽ đựơc ngàm vào lớp đất 6. Các phương án móng cọc:

7.2.1. Cọc ép

Nếu dùng móng cọc ép (ép trước khi đào đất) có thể cho cọc đặt vào lớp đất 6,việc hạ cọc sẽ gặp khó khăn khi cần xuyên vào lớp 2,3,4,5 có chiều sâu lớn, có thể phải khoan dẫn .

Ưu điểm: là giá thành rẻ, thích hợp với điều kiện xây chen, khơng gây chấn động đến các công trình xung quanh. Dễ kiểm tra chất lượng của từng đoạn cọc được thử dưới lực ép. Xác định được sức chịu tải của cọc ép qua lực ép ći cùng.

Nhược điểm: kích thước và sức chịu tải của cọc bị hạn chế do tiết diện cọc, chiều dài cọc không có khả năng mở rộng và phát triển do thiết bị thi công cọc bị hạn chế hơn so với các công nghệ khác ,thời gian thi công kéo dài hay gặp độ chối giả khi đóng. Với qui mô cơng trình sẽ gặp khơng ít khó khăn.

7.2.2. Cọc khoan nhồi

Nếu dùng móng cọc khoan nhồi, có thể đặt cọc lên lớp cát thô lẫn cuội sỏi tuỳ thuộc vào điều kiện cân bằng sức chịu tải của cọc tính theo cường độ vật liệu cọc và tính theo cường dộ đất nền.

Ưu điểm:Có thể tạo ra những cọc có đường kính lớn, do đó sức chịu tải của cọc khá cao.Do cách thi công, mặt bên của cọc nhồi thường sần sùi, do đó ma sát giữa đất và cọc nói chung có trị số lớn hơn so với các loại cọc khác. Tớn ít cớt thép vì khơng phải vận chuyển cọc. Khi thi công không gây ra những chấn động làm nguy hại đến các công trình lân cận. Nếu dùng cọc nhồi thì điều kiện mở rộng chân cọc ( nhằm tăng sức chịu tải của cọc ) tương đối dễ dàng hơn .

Nhược điểm:Khó kiểm tra chất lượng cọc.Thiết bị thi công tương đối phức tạp.Công trường dễ bị bẩn trong quá trình thi công.

Căn cứ vào tải trọng tác dụng truyền xuống móng, điều kiện địa chất và trên cơ sở phân tích những ưu, nhược điểm của các loại cọc , khả năng thi công ta chọn phương án móng cọc khoan nhồi thiết kế cho công trình , một phương án đang được sử dụng phổ biến hiện nay.

7.3. Thiết kế cọc khoan nhồi

7.3.1. Các giả thiết tính tốn

Tải trọng ngang hồn tồn do các lớp đất từ đáy đài trở lên tiếp nhận.

Sức chịu tải của cọc trong móng được xác định như đối với cọc đơn đứng riêng rẽ, không kể đến ảnh hưởng của nhóm cọc.

Tải trọng của công trình qua đài cọc chỉ truyền lên các cọc chứ không trực tiếp truyền lên phần đất nằm giữa các cọc tại mặt tiếp giáp với đài cọc.

Khi kiểm tra cường độ của nền đất và khi xác định độ lún của móng cọc thì người ta coi móng cọc như một móng khối qui ước bao gồm cọc, đài cọc, phần đất giữa các cọc.

Vì việc tính tốn móng khới qui ước giớng như tính tốn móng nơng trên nền thiên nhiên( bỏ qua ma sát ở mặt bên móng) cho nên trị sớ momen của tải trọng ngồi tại đáy móng khối qui ước được lấy giảm đi một cách gần đúng bằng trị số moment của tải trọng ngoài so với cao trình đáy đài. Đài cọc và cọc xem như tuyệt đối cứng.

7.3.2. Xác định tải trọng truyền xuống móng

Tải trọng tác dụng x́ng móng gồm: Tĩnh tải, hoạt tải, gió ( gió tĩnh + gió động),tải trọng do dầm móng truyền vào.

Móng cơng trình được tính tốn dựa theo giá trị nội lực nguy hiểm nhất truyền xuống móng của phương án kết cấu đã chọn ( xem bảng THNL chân cột).

*Xác định tải trọng do dầm móng truyền vào:

Kích thước dầm móng chọn sơ bộ 60x100 cm cho toàn bộ cơng trình

Do khi tính tốn khung dùng tải trọng tính tốn nên nội lực trong khung là nội lực tính tốn. Để đơn giản nội lực tiêu chuẩn có thể được suy ra từ nội lực tính tốn như sau: , với 1.15: hệ sớ vượt tải trung bình.

Bảng 7.9: Bảng tính nội lực cột C4

Bảng 7.10: Bảng tính nội lực cột C8

Bảng 7.11: Bảng tính nội lực cột C10

7.3.3. Thiết kế móng M1

a) Chọn vật liệu

Bê tơng cọc B25 có:

Rb = 14,5 MPa ; Rbt = 1,05 MPa Cốt dọc chịu lực dùng thép AII có:

Rs = Rsc = 280 MPa ; Rsw = 225MPa Cốt đai dùng nhóm AI có:

Rs = Rsc = 225MPa ; Rsw = 175Mpa b) Chọn kích thước cọc, chiều sâu đặt đáy đài

Vì cọc đài thấp nên chiều sâu đặt đế đài phải thỏa mãn điều kiện áp lực phía sau đài cân bằng với áp lực ngang:

h 0.7 hmin.

hmin = tg(450 - )

∑H tổng tải trọng ngang tại móng theo phương vuông góc với cạnh b.

b cạnh đáy đài theo phương thẳng góc với tải trọng ngang ∑H, sơ bộ chọn b = 4m

γ, φ dung trọng tự nhiên , góc ma sát trong của đất ngay tại đáy đài  = 17.6 kN/m3 ,  = 6o =/Q+ d / M h =/-216.19+ 193.17 / 1.5  =344.97 (kN) hmin = tg(45o- 6 2) 344.97 1.993 17.6 4    m h0,7 h min 0.7 1.993 1.393m 

- Công trình có 1 tầng bán hầm, phần dưới cốt 0.00 chiều sâu -0.7m. Chọn chiều cao đài cọc là 1,5 m (thỏa mãn),mặt trên của đài cọc trùng với mặt sàn của tầng hầm . Do đó cao trình đáy đài –(0.7+1,5)=-2.2m.

- Chọn kích thước cọc khoan nhồi dựa vào tải trọng tác động lên công trình, điều kiện địa chất cơng trình. Sơ bộ ta chọn đường kính cọc D = 0.6m

- Cọc tiết diện tròn: D0.6 m Fcoc R2  0.320.283 m2

- Mũi cọc cắm sâu vào lớp cát hạt mịn trạng thái chặt (lớp đất 7) một đoạn 2(m) - Chiều sâu mũi cọc là là:-( 19.2+10.5+15.2+5.5+3.8+2)=-56.2

- Chiều dài tính tốn của cọc tính từ đáy đài đến mũi cọc :Ltt=56.2-2.2=54(m) - Chọn cốt thép trong cọc:

Chọn Fa 0.6%Fcoc 0.006 0.283 16.98  cm2

chọn 8Ø18 Fa 20,36cm2

- Chất lượng bê tông dầu cọc kém, do đó ta phải đập vỡ một đoạn30Ø = 540mm = 0.54m, Ta chọn 0.6m. Đoạn ngàm cọc vào đài: 0.15m

c) Chọn kích thước cọc, chiều sâu đặt đáy đài * Theo vật liệu:

'

vlcbcbbbss

R       ( R A R A )

Trong đó:

cb

 - Hệ sớ điều kiện làm việc (mục 7.1.9, TCVN 10304-2014).

' cb

 - Hệ số kể đến phương pháp thi công cọc trong các nền, việc khoan và đổ bê tông vào lịng hớ khoan dưới nước có dùng ớng vách thành (mục 7.1.9, TCVN 10304-2014).

Ab - Diện tích tiết diện ngang cọc:

22 2 b d 0.6 A 0.283(m ) 4 4      . Rs - Cường độ chịu nén của cốt thép, cốt thép CII.

 - hệ số uốn dọc (mục 7.1.8, TCVN 10304-2014): Đới với mọi loại cọc, khi tính tốn theo cường độ vật liệu, cho phép xem cọc như một thanh ngàm cứng trong đất tại tiết diện nằm cách đáy đài một khoảng l1 xác

định theo công thức: 1 0 2 l l    

l0: chiều dài đoạn cọc kể từ đáy đài cao tới cao độ san nền. Ở đây là cọc đài thấp nên l0 = 0. p 5 c kb EI     là hệ số biến dạng (Phụ lục A, TCVN 10304-2014).

k là hệ số tỷ lệ được lấy phụ thuộc loại đất bao quanh cọc (Bảng A.1, TCVN 10304-2014).

bp = d+1 = 0.6+1 = 1.6 m chiều rộng quy ước của cọc (đối với cọc d = 0.6m).

γc = 3 : hệ số điều kiện làm việc cọc độc lập.

Eb = 32.5×106 (kN/m2), mơ đun đàn hồi của vật liệu cọc.

44 4 d 0.6 I 0.0064(m ) 64 64     

là mơ men qn tính tiết diện ngang cọc.

Xác định độ mảnh của cọc: 1 l 28 d 1       .

Kết luận: Sức chịu tải cọc theo vật liệu Rvl = 405(kN). * Sức chịu tải cọc theo chỉ tiêu cơ lý đất nền:

(Mục 7.2.3, TCVN 10304-2014)

Sức chịu tải cọc theo chỉ tiêu cơ lý Rc,u của cọc khoan nhồi được xác định theo công thức:  c,ucpfccqbbcfii R   Q Q     q A u  f l Trong đó: c 1

  - hệ sớ điều kiện làm việc của cọc trong đất.

cq 0.9

  - hệ số điều kiện làm việc của đất ở dưới mũi cọc có kể đến trường hợp đổ bê tông dưới nước.

cf

 - hệ số điều kiện làm việc của đất trên thân cọc. Bảng 5, TCVN 10304-2014.

Ab - Diện tích tiết diện ngang cọc:

2 b d A 4   . u - Chu vi tiết diện thân cọc.

qb - cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc.

Sức kháng mũi của cọc nằm trong lớp đất dính được lấy theo bảng 7 (Mục 7.2.3.4, TCVN 10304-2014).

Chỉ số độ sệt của lớp đất tại cao trình mũi cọc có IL = 0.031 < 0.1, tra bảng ta lấy qb

= 4000 (kN/m2).

 Cường độ sức kháng mũi Qp    cq qb Ab.

fi - Cường độ sức kháng trung bình của lớp thứ i trên thân cọc (tra bảng 3, TCVN 10304-2014).

Kết luận: Sức chịu tải cọc theo chỉ tiêu cơ lý đất nền Rc,u 2928(kN).

* Sức chịu tải cọc theo cường độ đất nền:

Phụ lục G, TCVN 10304-2014)

Sức chịu tải cọc theo chỉ tiêu cường độ Rc,u của cọc khoan nhồi được xác định theo công thức:  c,ucpfccqbbii R   Q Q     q A uf l Trong đó: c 1

  - hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất.

cq 0.9

  - hệ số điều kiện làm việc của đất ở dưới mũi cọc có kể đến trường hợp đổ bê tơng dưới nước.

Ab - Diện tích tiết diện ngang cọc:

2 b d A 4   . Cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc tính như sau:

Đất rời: qbq',pN'q.

Đất dính: qb CuN'c.

fi - cường độ sức kháng trung bình trên thân cọc:

+ Đới với đất dính fi   Cu,i (Cơng thức G5, TCVN 10304-2014)

+ Cu,i - Cường độ sức kháng khơng thốt nước của lớp đất dính i. Cu,i = 6.25×Nc,i với Nc,i là chỉ sớ SPT trong đất dính.

+  - Hệ số phụ thuộc vào đặc điểm lớp đất nằm trên lớp dính loại cọc và phương pháp hạ cọc cố kết của đất trong quá trình thi công và phương pháp xác định Cu (tra

 trên biểu đồ hình G.1, TCVN 10304-2014).

+ Đối với đất rời fi    ki 'v,zi tani (Công thức G6, TCVN 10304-2014)

+ ki - hệ số áp lực ngang của đất lên cọc, tra bảng G.1

+ 'v,zi - ứng suất pháp hiệu quả theo phương đứng trung bình trong lớp đất thứ i có

kể đến độ sâu giới hạn ZL.

+ i - góc ma sát giữa đất và cọc, thông thường đối với cọc bê tông lấy bằng góc

ma sát trong i của đất.

- Mũi cọc nằm trong lớp đất dính nên qbCuN'c

+ Cu - Cường độ sức kháng khơng thốt nước của lớp đất dính “i” tại cao trình mũi cọc. Cu = 6.25×NSPT = 6.25×22.375 = 139.84 (kN/m2).

+ N'c6 - Đối với cọc khoa nhồi.

 Cường độ sức kháng mũi Qp    cq qb Ab.

Việc tính sức kháng trên thân cọc trên đoạn cọc có độ sâu lớn hơn hoặc bằng ZL, cường độ sức kháng trên thân cọc được giới hạn bởi giá trị   'v,zi 'v,zL.

Theo (mục G.2.2, TCVN 10304-2014), càng xuống sâu, cường độ sức kháng trên thân cọc càng tăng. Tuy nhiên chỉ tăng đến độ sâu giới hạn ZL nào đó bằng khoảng 15 lần đến 20 lần đường kính cọc. Ta có thể xác định được ZL dựa vào tỉ số ZL/d (Tra bảng G.1, phụ lục G, TCVN 10304-2014). Trạng thái đất là chặt, suy ra ZL/d = 15  ZL = 15×0.6 = 9 (m). Vì cọc xuyên qua cả lớp đất dính và nằm trong lớp đất rời, nên ZL chỉ tính từ độ sâu có lớp đất rời.

Kết luận: Sức chịu tải cọc theo chỉ tiêu cường độ đất nền Rc,u 3187(kN).

* Sức chịu tải cọc theo cường độ đất nền:

(Công thức của Viện kiến trúc Nhật Bản 1988)

Sức chịu tải cọc theo thí nghiệm SPT, Rc,u của cọc khoan nhồi được xác định theo công thức:



c,uccqbbc,ic,is,is,i

R      q A u f l f l 

Trong đó:

c 1

cq 0.9

  - hệ số điều kiện làm việc của đất ở dưới mũi cọc có kể đến trường hợp đổ bê tông dưới nước.

NSPT = 22.5 - Chỉ số SPT trung bình trong khoảng 1d dưới và 4d trên mũi cọc.

Ab - Diện tích tiết diện ngang cọc:

2 b d A 4   . u = 2.513 (m) - Chu vi tiết diện thân cọc. - Cường độ sức kháng trung bình trên đoạn cọc:

+ Lớp đất rời thứ i: s,i s,i 10 N f 3   . + Lớp đất dính thứ i: fc,i    p fL Cu,i.

+ fL - Hệ số điều chỉnh theo độ mảnh h/d của cọc đóng. Đối với cọc khoan nhồi lấy fL = 1.

+ Cu,i = 6.25×NSPT - Cường độ sức kháng cắt khơng thốt nước của đất dính. + NSPT - Chỉ sớ SPT trung bình trong khoảng 1d dưới và 4d trên mũi cọc. + p - Xác định theo biểu đồ hình G.2a, TCVN 10304-2014.

- qb là cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc xác định như sau: + Đối với cọc khoan nhồi, khi mũi cọc nằm trong đất dính

qb=6×Cu (kN/m2).

Kết luận: Sức chịu tải cọc theo thí nghiệm SPT,Rc,u 2957(kN).

* Sức chịu tải thiết kế cọc khoan nhồi D600:

Bảng 7.12: Bảng tổng hợp SCT cọc D600

Sức chịu tảiKết quả Rc,u (kN)

Chỉ tiêu cơ lý đất nền 2928

Cường độ đất nền 3187

Thí nghiệm SPT 2957

Giá trị tiêu chuẩn sức chịu tải cọc: Rc,k Min R c,u2928(kN)

.

Giá trị sức chịu tải thiết kế:

c,k c,d k R 2928 R2091.43(kN) 1.4   .

Giá trị sức chịu tải theo vật liệu: Rvl = 405 (kN). 7.4. Tính tốn móng M1

7.4.1. Xác định diện tích đáy đài, số lượng cọc, bố trí thép

Sớ lượng cọc cần thiết

Trong đó: : hệ số kinh nghiệm, kể đến ảnh hưởng của momen, tải trọng ngang và số lượng cọc trong đài, thông thường   1 1,5đối với móng cọc đài thấp, chọn  1

; Nott 7884.976(kN) Gd - trọng lượng đài . 2 . . .1.1 25 31.5 371.25() ddd G n F h  kN 7884.976 371.25 8256.226 tttt od NNG  ( kN)   1 8256.2262091.43 3.95 tt c TK N n P     , chọn nc = 4

Bớ trí cọc theo các ngun tắc sau (mục 8.13, TCVN 10304-2014): + Khoảng cách giữa 2 tim cọc phải ≥ 3d (d là đường kính cọc). + Khoảng cách giữa 2 mép cọc khoan nhồi tối thiểu bằng 1(m). + Bớ trí cọc sao cho tim cột trùng với trọng tâm nhóm cọc.