1. Cơ sở tớnh toỏn
a. Cỏc giả thiết tớnh toỏn:
Việc tớnh toỏn múng cọc đài thấp dựa vào cỏc giả thiết chủ yếu sau: - Tải trọng ngang hoàn toàn do cỏc lớp đất từ đỏy đài trở lờn tiếp nhận.
- Sức chịu tải của cọc trong múng được xỏc định nh đối với cọc đơn đứng riờng rẽ, khụng kể đến ảnh hưởng của nhúm cọc.
- Tải trọng của cụng trỡnh qua đài cọc chỉ truyền lờn cỏc cọc chứ khụng trực tiếp truyền lờn phần đất nằm giữa cỏc cọc tại mặt tiếp giỏp với đài cọc.
- Khi kiểm tra cường độ của nền đất và khi xỏc định độ lỳn của múng cọc thỡ người ta coi múng cọc nh một múng khối quy ước bao gồm cọc và cỏc phần đất giữa cỏc cọc.
- Vỡ việc tớnh toỏn múng khối quy ước giống như tớnh toỏn múng nụng trờn nền thiờn nhiờn (bỏ qua ma sỏt ở mặt bờn múng) cho nờn trị số mômen của tải trọng ngoài tại đỏy múng khối quy ước được lấy giảm đi một cỏch gần đỳng bằng trị số mômen của tải trọng ngoài so với cao trỡnh đỏy đài.
- Đài cọc xem nh tuyệt đối cứng.
b. Tải trọng: Từ bảng tổ hợp nội lực chõn cột chọn ra cặp nội lực để tớnh : Tờn cột N(kG) Mx(kGm) My(kGm) Qx(kG) Qy(kG) A2 -579022,28 -5681,54 417,3 -130 -7750 B2 -735033,42 3974,7 224,1 404,7 2863,4 C2 -708288,91 2061,63 590,51 660 760 D2 -734761,64 167,64 633,74 560 -1320 E2 -580744,42 9534,76 485,28 230 8970
Căn cứ vào tải trọng trong cỏc cột ta thấy giỏ trị nội lực chõn cỏc cột là tương tư nh
nhau vậy ta chỉ cần tớnh toỏn cho 1 múng – ở đõy ta chọn múng dưới cột B2 rồi bố trớ nh
vậy cho múng dưới cột cũn lại.
Tải trọng tiờu chuẩn :
M = = 3456,3 kGm M = = 195 kGm N = =-639159,5kG, Qtc x = =350kG, Qtc y= =2490kG Mx c. Vật liệu Cọc : Bêtông cọc mỏc 300 cú Rn = 130 kG/cm2 , Rk = 10 kG/cm2
Cốt thộp dọc chịu lực φ>=18 loại AIII cú Ra = 3600 kG/cm2
Đài :
Bêtông đài cọc mỏc 300 cú Rn = 130 kG/cm2
Thộp AII cú Ra = 2800 kG/cm2
2. Sơ bộ chọn cọc và đài cọc
Từ tài liệu địa chất chọn :
Chiều dài cọc là 36,25 m kể từ đỏy đài, phần cọc ngàm vào lớp đất sỏi là 2,5 m. Đường kớnh cọc trũn chọn phụ thuộc vào khả năng chịu lực .
Với kết cấu múng ta dự kiến sẽ dựng 2 loại đường kớnh cọc là:d=1000 và d=1200 +Với D=1000 Thộp cọc chọn 18φ22 cú Fa=68,4cm2 Hàm lượng cốt thộp trong cọc: +Với D=1200 Thộp cọc chọn 20φ22 cú Fa=76cm2 Hàm lượng cốt thộp trong cọc:
Chiều sõu chụn đài hđ = 2,5 m (cốt –5,5 m).
3. Kiểm tra chiều sõu chụn đài
Chiều sõu chụn đài tớnh từ đỏy đài đến mặt nền tầng hầm ( hđ ) và phải thoả món điều kiện hđ > 0,7.hmin để đảm bảo điều kiện là múng cọc đài thấp. (hmin: chiều cao tối thiểu của đài để tổng cỏc lực ngang tỏc dụng vào đài được tiếp thu hết ở phần đất đối diện, cọc chỉ làm việc
nh cọc chịu kộo hoặc nộn đỳng tõm). hmin = tg ( 45o – ) .
ϕ , γ : gúc ma sỏt trong và trọng lượng tự nhiờn của đất từ đỏy đài trở lờn. với ϕ = , γ =
h1:Chiều dày lớp đất thứ 1:h1=1,2m;
h2:Chiều dày lớp đất thứ 2 từ đỏy đài đến đỏy lớp đất 1 h2=3,55m;
ϕ1 = 30o , h1 = 1,2 m , γ1 = 18.8 g/cm3
ϕ2= 24o , h2 = 3,55 m , γ2 = 1,85 g/cm3 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
ϕ= = 25,52o
γ = = 1,86 g/cm3
Σ H : tổng tải trọng ngang
Từ kết quả nội lực , cú Q max tại chõn cột = 8,79 T = 8790kG. b : cạnh đỏy đài theo phương ⊥Σ H , chọn b = 2,2 m .
→ hmin = tg ( 45o – ). = 1,15m Chọn chiều sõu chụn đài và cũng là chiều cao đài : hđ = 2,5 m > 0,7 hmin = 0,7 . 1,15 = 0,8 m
4. Xỏc định sức chịu tải của cọc
a. Theo vật liệu làm cọc
*Với cọc D=1,2m
Pv = ϕ . ( m1. m2 . Rb. Fb + Ra . Fa )
ϕ : hệ số uốn dọc ( kể đến khi cọc xuyờn qua tầng đất yếu) ϕ = 0,75
m1 : hệ số điều kiện làm việc , đối với cọc được nhồi bêtông theo phương thẳng đứng thỡ m1 = 0,85
m2 : hệ số điều kiện làm việc, kể đến ảnh hưởng của phương phỏp thi cụng cọc. Khi thi cụng cọc cần dựng ống vỏch và đổ bêtông dưới huyền phự (bentonite) thỡ m2 = 0,7
Rb, Ra : cường độ chịu nộn tớnh toỏn của bêtông và cốt thộp . Fa : Diện tớch tiết diện ngang của cốt thộp dọc Fa=76 cm2
Fb : Diện tớch tiết diện ngang của bêtông cọc
Fb = = = 11234 cm2
→Pvl = 0,75 . ( 0,85 . 0,7 . 130 . 11234+ 2800 . 76 ) = 811312,43kg = 811,31 T
*Theo TCXD 195-1997:
Sức chịu tải của cọc theo vật liệu:
P =Ru.Fb+Ran.Fa =60.11234+1867,67.76=815982,92 kG=815,98 T +Ru là cường độ tớnh toỏn của bêtông
R: Mỏc thiết kế của bờ tụng cọc
+Ran là cường độ tớnh toỏn của cốt thộp
→ Pvl =811,31T *Với cọc D=1,0m
Pv = ϕ . ( m1. m2 . Rb. Fb + Ra . Fa )
m1 : hệ số điều kiện làm việc , đối với cọc được nhồi bêtông theo phương thẳng đứng thỡ m1 = 0,85
m2 : hệ số điều kiện làm việc, kể đến ảnh hưởng của phương phỏp thi cụng cọc. Khi thi cụng cọc cần dựng ống vỏch và đổ bêtông dưới huyền phự (bentonite) thỡ m2 = 0,7
Rb, Ra : cường độ chịu nộn tớnh toỏn của bêtông và cốt thộp . Fa : Diện tớch tiết diện ngang của cốt thộp dọc Fa=68,4 cm2
Fb : Diện tớch tiết diện ngang của bêtông cọc
Fb = = = 7781,61 cm2
→Pvl = 0,75 . ( 0,85 . 0,7 . 130 . 7781,61+ 2800 . 68,4 ) =595070,65 kg = 595,1 T
*Theo TCXD 195-1997: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Sức chịu tải của cọc theo vật liệu:
P =Ru.Fb+Ran.Fa =60.7781,61+1867,67.68,4=594645,228 kG=594,65T +Ru là cường độ tớnh toỏn của bêtông
+Ran là cường độ tớnh toỏn của cốt thộp
→ Pvl =594,65T
b. Xỏc định sức chịu tải của cọc theo đất nền
*Với cọc D=1,2m - Theo Meyerhof :
Qu = K1 . N . Ap + K2 . Ntb . U. L ( KN)
+N : chỉ số SPT trung bỡnh trong khoảng 1d dưới mũi cọc và 4d trờn mũi cọc N = 79 +Ap : diện tớch tiết diện mũi cọc Ap= = = 11309,73 cm2 = 1,13 m 2
+Ntb : chỉ số SPT trung bỡnh dọc theo thõn cọc
Ntb = = 37,99
+U : chu vi của cọc U=2 . π . R = 2 . 3,14 . 0,6 = 3,77 m +L : Chiều dài cọc trong phạm vi lớp đất = 36,25 m
+K1: hệ số = 120 cho cọc khoan nhồi +K2 : hệ số = 1 cho cọc khoan nhồi
→ Qu = (120.79. 1,13) + (1.37,99 . 3,77.36,5) = 15940 KN = 1594 T Theo quy phạm hệ số an toàn Fs=2,5ữ3=>Sức chịu tải của đất nền: Pa = = =637T
- Theo TCXD 195- 1997:
Sức chịu tải cho phộp của cọc trong nền gồm cỏc lớp đất dớnh và đất rời tớnh theo cụng thức :
Pa = [15 . .Ap + ( 0,15 . Nc. Lc + 0,43 . Ns . Ls ). Ω – Wp ]/n ( T ) + : chỉ số SPT trung bỡnh trong khoảng 1d dưới và 4d trờn mũi cọc
= 79> 50 → = 50
+Nc : Giỏ trị trung bỡnh của chỉ số xuyờn tiờu chuẩn trong lớp đất rời
Nc = = 43,27
+Ns : Giỏ trị trung bỡnh của chỉ số xuyờn tiờu chuẩn trong lớp đất dớnh Ns = = 9,9
+Ap : Diện tớch tiết diện mũi cọc =1,13m2
+Ls : Chiều dài phần thõn cọc nằm trong lớp đất dớnh Ls = 0,95+4,8 = 5,75 m
+Lc: Chiều dài phần thõn cọc nằm trong lớp đất rời Lc = 7,4+11,8+8,8+2,5 = 30,5m
+Ω : Chu vi tiết diện cọc
Ω = 2 . π . R = 2 . 3,1416 . 0,6 = 3,77 m
+Wp : hiệu số giữa trọng lượng cọc và trọng lượng của trụ đất nền do cọc thay thế .
γđất = = 1,91 g/cm3
Wp = Acọc . L .(2,5 – γđất)
Acọc= = = 11309 cm2
→ Wp = 1,13.36,25.(2,5-1,91) = 24,33 T =>Sức chịu tải của nền : (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Pa=[15.50.1,13+(0,15.43,27.30,5+0,43.9,9.5,75).3,77 – 24,33]/2,5=664,7 T → Pđn = min (637 T ; 664,7 T) =637 T
- Theo Meyerhof :
Qu = K1 . N . Ap + K2 . Ntb . U. L ( KN)
+N : chỉ số SPT trung bỡnh trong khoảng 1d dưới mũi cọc và 4d trờn mũi cọc N = 79 +Ap : diện tớch tiết diện mũi cọc Ap= = = 7850cm2 = 0,785 m 2
+Ntb : chỉ số SPT trung bỡnh dọc theo thõn cọc
Ntb = = 37,99
+U : chu vi của cọc U=2 . π . R = 2 . 3,14 . 0,5 = 3,14 m +L : Chiều dài cọc trong phạm vi lớp đất = 36,25 m +K1: hệ số = 120 cho cọc khoan nhồi
+K2 : hệ số = 1 cho cọc khoan nhồi
→ Qu = (120.79. 0,785) + (1.37,99 . 3,14.36,25) = 11766 KN = 1176,6T Theo quy phạm hệ số an toàn Fs=2,5ữ3=>Sức chịu tải của đất nền: Qa = = =470T
- Theo TCXD 195- 1997:
Sức chịu tải cho phộp của cọc trong nền gồm cỏc lớp đất dớnh và đất rời tớnh theo cụng thức :
Pa = [15 . .Ap + ( 0,15 . Nc. Lc + 0,43 . Ns . Ls ). Ω – Wp ]/n ( T ) + : chỉ số SPT trung bỡnh trong khoảng 1d dưới và 4d trờn mũi cọc
= 79 > 50 → = 50
+Nc : Giỏ trị trung bỡnh của chỉ số xuyờn tiờu chuẩn trong lớp đất rời
Nc = = 43,27
+Ns : Giỏ trị trung bỡnh của chỉ số xuyờn tiờu chuẩn trong lớp đất dớnh Ns = = 9,9
+Ap : Diện tớch tiết diện mũi cọc =0,785m2
+Ls : Chiều dài phần thõn cọc nằm trong lớp đất dớnh Ls = 0,95+4,8 = 5,75 m
+Lc: Chiều dài phần thõn cọc nằm trong lớp đất rời Lc = 7,4+11,8+8,8+2,5 = 30,5m
+Ω : Chu vi tiết diện cọc
Ω = 2 . π . R = 2 . 3,1416 . 0,5 = 3,14 m
thay thế .
γđất = = 1,91 g/cm3
Wp = Acọc . L .(2,5 – γđất)
Acọc= = = 7850 cm2
→ Wp = 0,785.36,25.(2,5-1,91) = 16,79 T =>Sức chịu tải của nền :
Pa=[15.50.0,785+(0,15.43,27.30,5+0,43.9,9.5,75).3,14 – 16,79]/2,5=508,17 T → Pa = min (470 T ; 508 T;) =470T
*Vậy sức chịu tải cho phộp của cọc D=1,2m:P1 = min ( Pvl , Pđn ) = 630 ( T )
Sức chịu tải cho phộp của cọc D=1,0m:P1 = min ( Pvl , Pđn ) = 470 ( T )
5. Xỏc định số lượng và bố trớ cọc cho cột B2: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
a. Xỏc định số lượng
n = β . Trong đú :
n : số lượng cọc trong đài(chọn sao cho ớt cọc,kinh tế nhất…)
β : hệ số kinh nghiệm, kể đến ảnh hưởng của lực ngang và mômen , β = 1,2 N : tổng lực đứng kể đến cao trỡnh đỏy đài , N = 735,033T
P : sức chịu tải tớnh toỏn của cọc (dự kiến dựng cọc D=1,2m), P = 630T
→ n = 1,2 . = 1,4 Chọn n = 2 cọc
b. Bố trớ cọc
Kớch thước đài: 5000 x 2000 x 2500 mm. Khoảng cỏch giữa 2 cọc: 3000 mm (=2,5d).
Khoảng cỏch từ mộp cọc ngoài cựng tới mộp đài: 400 mm.
20 00 5000 10 00 10 00 1000 1000 3000 R600 R600 750 75 0
a. Kiểm tra tải trọng tỏc dụng lờn đầu cọc khi cọc làm việc trong múng cọc:
Tải trọng tỏc dụng lờn cọc chịu nộn nhiều nhất và chịu kộo nhiều nhất xỏc định theo cụng thức :
P =
N : Tổng tải trọng tính toán tại đáy đài (T). N= Ntt+Nđ+Ns
Ntt : Trọng lượng tớnh toỏn tại chõn cột (T) ;Ntt=735,033 T Nđ : Trọng lượng tớnh toỏn của đài truyền xuống. Nđ =1,1.γ.hđ.Fđ=1,1.2,5.2,5.5,0.2,0=68,75 (T)
Ns : Trọng lượng tớnh toỏn của sàn tầng hầm truyền vào đài : Ns = 1,1.6,6.6,6.0,3.2,5 = 36 (T)
Nmax, tt = 735,033 +68,75 +36 = 839,783 T
M : tổng mômen của tải trọng ngoài so với trục đi qua trọng tõm của cỏc tiết diện cọc tại cao trỡnh đỏy đài
Mx, tt = Mo
X + Qytt . hđ = 3974,7 + 2863,4.2,5 = 11133 kGm = 11,13 Tm My, tt = Mo
Y + Qxtt . hđ = 224,1 +404,7.2,5 =1235,85 kGm = 1,24 Tm Với xmax =1,5 m,y max = 0 m
Σ y = 0 m2
Σ x = 2 . 1,52 = 4,5 m2
P = = (T)
Pmax= 423,7 T < [P] =630 T. Vậy cọc đảm bảo khả năng chịu lực .
Pmin > 0 nờn khụng cần kiểm tra điều kiện chịu nhổ
b. Kiểm tra cường độ đất nền:
Để kiểm tra cường độ của nền đất tại mũi cọc, ta coi đài cọc, cọc và phần đất giữa cỏc cọc là 1 múng khối quy ước cú chiều sõu đỏy múng bằng khoảng cỏch từ mặt đất tới mặt phẳng đi qua mũi cọc
12 00 45 00 48 00 74 00 11 80 0 88 00 >= 25 00 75 0 1 2 N = 20. 3 N = 8 4 N = 15. 5 N = 38 6 N = 58 7 N >100 10 0 25 00 -41.75 22 50 36 25 0 47 50 -3.00 -5.60 -0.75 ±0.00 14730 11 23 0 1100 3500 1100 5700 28 00 14 00 14 00 900 90 0 R700 R700 SVTH: vỡ văn huỳnh- mssv:262.12
Diện tớch đỏy múng khối quy ước xỏc định theo cụng thức: Fq = (A1 + 2Ltgα).(B1 + 2Ltgα) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trong đú:
α: gúc mở của khối múng quy ước
α = = =7,1o
A1, B1 kớch thước hai cạnh của đài múng A1=5,0m; B1=2,2 m
L: chiều dài cọc tớnh từ đỏy đài tới mũi cọc = 36,5 m
→ Fq = (5,0 + 2.36,25.tg 7,1o). (2,0 + 2.36,25.tg 7,1o ) = 14,03.11,23 = 157,6 m2 Mômen chống uốn W của Fđq là:
Wx = = 294,9 m3;Wy = =368,4 m3. *Tải trọng tiờu chuẩn dưới đỏy khối múng quy ước:
-Trọng lượng của đài và đất từ đỏy đài trở lờn: N1 = F.hđ.γtb =5,0.2,2.2,5. 2 =55 T
-Trọng lượng khối đất từ mũi cọc tới đỏy đài:
N2 = ( Aq.Bq- Fc).lc.γtb=(14,03.11,32-1,13.2).36,25.1,91=10839,8 T -Trọng lượng cọc:
Qc =Fc.lc.γc = 1,13.36,25.2,5 =102,4 T Lực tỏc dụng tại đỏy khối múng quy ước:
Ndmtc=639,16 +55 + 10839,8+2.102,4=11738,76T Mômen tỏc dụng tại đỏy đài
Mx, tc = Mo + Qytc . hđ = 3456,3 +2490.2,5 =9681,3 kGm = 9,681 Tm My, tc = Mo + Qxtc . hđ = 195 + 305.2,5 = 957,5 kGm = 0,96 Tm ỏp lực tờu chuẩn dưới đỏy khối múng quy ước:
= =
= + + =
- - =
* Sức chịu tải của nền đất dưới đỏy khối múng quy ước tớnh theo cụng thức của Terzaghi:
Pgh = sγ .iγ .γ .b.Nγ + sq .iq .γ’ .h .Nq + sc .ic .c .Nc Trong đú:
s: hệ số hỡnh dạng ( l > b )
sq = 1 ,
sc = 1 + 0.2 *b / l = 1 + 0,2.11,23/ 14,03 = 1,16
ϕ = 38o→ Nγ = 79,5, Nq = 48,9, Nc = 61,4
γ : dung trọng của đất tại đỏy múng = 2,01 T/m3
γ’: dung trọng của đất từ đỏy múng đến mặt đất tự nhiờn γ’ = γtb = 1,91 T/m3 h: khoảng cỏch từ đỏy múng đến mặt đất tự nhiờn = 41 m
c: lực dớnh của đất tại đỏy múng (c = 0)
→Pgh=0,847.1.2,01.11,23.79,5+ 1.1.1,91.41.48,9 = 5349,3 T/m2 = = 1783,1 T/m2
ptt = 74,5 T/m2< 1783,1T/m2
p =74,52 T/m2< 1,2 1,2.1783,1 =2139,7 T/m2
→ Như vậy nền đất dưới mũi cọc đảm bảo khả năng chịu lực.
c. Kiểm tra độ lỳn của múng cọc: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- ỏp lực gõy lỳn tại đỏy khối múng quy ước: T/m2
σbt: ứng suất bản thõn của cỏc lớp đất tại đỏy khối múng quy ước
Trị số ứng suất gõy lỳn õm chứng tỏ tại đỏy múng khối quy ước ứng suất gõy lỳn nhỏ hơn ứng suất bản thõn (khụng cú ứng suất phụ thờm), khụng phải tớnh lỳn cho múng ,phự hợp với thực tế,độ lỳn thực tế của múng cọc khoan nhồi thường rất nhỏ,thỏa món quy phạm.
7. Tớnh toỏn đài cọc
Bờ tụng đài cọc mỏc # 300 cú Rn=130 kG/m2, Rk=10 kG/m2. Thộp AIII cú Ra= 3600 kG/m2
a. Kiểm tra chọc thủng
Giả thiết bỏ qua ảnh hưởng của cốt thộp ngang
Kiểm tra chọc thủng do cọc:
-Quy đổi cọc trũn thành cọc vuụng cú diện tớch tương ứng và cạnh là: .
-Điều kiện cường độ:
Trong đú: P = Pmax = 423,7T C =1,175m;Vỡ C<0,5ho=1,175m nờn lấy C=0,5ho=1,175m; btb = (2,0+1,06)/2 = 1,53 (m)
VỊ phải:0,75.3,35.100.2,35.1,53=903,37 T.
VỊ phải =903,375 T>vỊ trỏi =423,7 T=>Điều kiện cường độ được thoó món. Sơ đồ kiểm tra chọc thủng do cọc:
750 75 0 20 00 5000 10 00 1000 3000 1000 10 00 750 595 595 10 60 R600 R600 Kiểm tra chọc thủng do cột:
-Quy đổi cọc trũn thành cọc vuụng cú diện tớch tương ứng và cạnh là: .
Việc kiểm tra điều kiện chọc thủng của cột đối với đài được tiến hành theo cụng thức:
Trong đú:
P – lực đõm thủng bằng tổng phản lực của cọc nằm ngoài phạm vi của đỏy thỏp đõm thủng, P =423,7+422,9=846,6 T. bc , hc – kớch thước tiết diện cột: 0,75x0,75m.
ho – chiều cao hữu ớch của đài, ho = 250-15 = 235cm.
c1 , c2 – khoảng cỏch trờn mặt bằng từ mộp cột đến mộp của đỏy thỏp đõm thủng. c1 =0,6 cm; c2=0,6cm.
Vỡ C1 < 0.5 ho và C2 < 0.5 ho→α1 = α2 = 3,35
Sơ đồ kiểm tra chọc thủng do cột:
595 750 595 10 60 R600 R600 750 75 0 20 00 5000 10 00 10 00 1000 3000 1000 kG =2117,7T. Điều kiện chống chọc thủng được thoả món.
Điều kiện cường độ được viết nh sau: