III.2.4.1 Kiểm tra điều kiện xuyên thủng
Vẽ hình tháp ép lõm, từ mép cột nghiêng 450 ta thấy tồn bộ cọc nằm trong phạm vi tháp ép lõm nên khơng cần kiểm tra điều kiện chọc thủng.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHĨA 2006 B2 ĐT: CAO ỐC VP INTERNET NEW CITY
GVHD : Thầy NGUYỄN TRÍ DŨNG - 153 - SVTH : ĐỖ HỒNG CƯỜNG III.2.4.2 Tính tốn cốt thép đài cọc
Xem đài cọc làm việc như 1 conson ngàm tại mép cột. chịu tác động thẳng đứng từ cột.
Các giá trị P1 , P2, P3 …… , P9 đã tính trong phần “ Kiểm tra tải trọng tác dụng lên đầu cọc theo điều kiện chịu nhổ”.
+ Cốt thép theo mặt ngàm I-I - Mơmen tại mặt ngàm I-I :
MI P ri i. =(P3 + P10)r1 +(P7)r2 + (P4 + P11)r3
=(55.42 + 55.91)0.25 +(55.73)0.75 + (55.56 + 56.05)1.25=209.15 (Tm)
- Diện tích cốt thép theo phương cạnh dài của đài:
2 209.15 1000 61.48 0.9 0.9 1.35 2800 I I a o a M F cm h R - Chọn 20 20 a120 Fa = 62.83 cm2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHĨA 2006 B2 ĐT: CAO ỐC VP INTERNET NEW CITY
GVHD : Thầy NGUYỄN TRÍ DŨNG - 154 - SVTH : ĐỖ HỒNG CƯỜNG
+ Cốt thép theo mặt ngàm II-II - Mơmen tại mặt ngàm II-II :
MI P ri i. =( P8 + P9 + P10+ P11 )ri
=(55.63 + 55.77 + 55.91+ 56.05 ) x 0.75 = 167.5 Tm - Diện tích cốt thép theo phương cạnh ngắn của đài :
2 167.5 1000 49.24 0.9 0.9 1.35 2800 II I a o a M F cm h R - Chọn 20 18 a170 Fa = 50.89 cm2
- Chiều dài mỗi thanh : lth = b – 2x50 = 2.6 – 0.1 = 2.5 (m)
III.3 Kiểm tra điều kiện lún lệch giữa các mĩng
+ Mĩng trục E - 2 và mĩng trục F - 2: LAB= 7.8 m ∆SA-BB1= SE-2SF-2 1.00100.5350
0.00060
L 780 < ∆Sgh=0.001
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHĨA 2006 B2 ĐT: CAO ỐC VP INTERNET NEW CITY
GVHD : Thầy NGUYỄN TRÍ DŨNG - 155 - SVTH : ĐỖ HỒNG CƯỜNG
6.5.2. PHƯƠNG ÁN MĨNG CỌC KHOAN NHỒI
I. Ưu, nhược điểm của phương án mĩng sử dụng
1. Ưu điểm
Khả năng chịu tải trọng lớn, sức chịu tải của cọc khoan nhồi cĩ thể đạt đến ngàn tấn nên thích hợp với các cơng trình nhà ở cao tầng, các cơng trình cĩ tải trọng tương đối lớn . . .
Khơng gây ảnh hưởng chấn động đến các cơng trình xung quanh, thích hợp cho việc xây chen ở các đơ thị lớn, khắc phục được các nhược điểm trong điều kiện thi cơng hiện nay.
Cĩ khả năng mở rộng đường kính và chiều dài cọc đến mức tối đa. Hiện nay cĩ thể sử dụng các cọc khoan nhồi cĩ đường kính tù 600 2500mm hoặc lớn hơn( cọc khoan nhồi mĩng trụ cầu ở Cần thơ cĩ đường kính 3000mm, sâu 98m. chiều sâu của cọc khoan nhồi cĩ thể hạ đến độ sau 100m(trong điều kiện kỹ thuật thi cơng ở Việt Nam). Trong điều kiện thi cơng cho phép, cĩ thể mở rộng đáy cọc với các hình dạng khác nhau như các nước phát triển đã thử nghiệm .
Lượng thép bố trí trong cọc khoan nhồi thường ít hơn so với cọc đĩng do trong cọc khoan nhồi cốt théo chủ yếu dùng để chịu tải trọng ngang(đối với các mĩng cọc đài cao).
Cĩ khả năng thi cơng cọc khi qua các lớp đất cứng nằm xen kẻ.
2. Nhược điểm
Theo tổng kết sơ bộ, đối với những cơng trình là nhà cao tầng khơng lớn lắm( dưới 12 tầng), kinh phí xây dựng nền mĩng thuờng lớn hơn 2-2.5 khi so sánh với các cọc ép. Tuy nhiên nếu số lượng tầng lớn hơn dẫn đến tải trọng cơng trình lớn thì giải pháp cọc khoan nhồi lại trở thành giải pháp hợp lý.
Cơng nghệ thi cơng địi hỏi kỹ thuật thuật cao, để tránh các hiện tượng phân tầng ( cĩ lổ hổng trong bêtơng) khi thi cơng đổ bêtơng dưới nước cĩ áp, các dịng thấm lớn hoặc di qua các lớp đất yếu cĩ chiều dày lớn( các loại bùn, các loại hạt cát nhỏ, các bụi bão hồ thấm nước).
Biện pháp kiểm chất lượng bêtơng trong cọc thường phức tạp gây nhiều tốn kém khi thực thi chủ yếu sử dụng phương pháp thử tĩnh, và siêu âm một số cọc thử để kiểm tra chất lượng bêtơng cọc
Việc khối lương bêtơng thất thốt trong q trình thi cơng do thành lỗ khoan khơng bảo đảm và dễ bị sập hố khoan trước khi đổ bêtơng gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng thi cơng cọc.
Ma sát bên thân cọc cĩ phần giảm đi đáng kể so với cọ đĩng và cọc ép do cơng nghệ khoan tạo lỗ.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHĨA 2006 B2 ĐT: CAO ỐC VP INTERNET NEW CITY
GVHD : Thầy NGUYỄN TRÍ DŨNG - 156 - SVTH : ĐỖ HỒNG CƯỜNG
3. Mặt bằng phân loại mĩng
MẶT BẰNG BỐ TRÍ MĨNG. II. Tính tốn sơ bộ
Việc thiết kế, thi cơng và nghiệm thu mĩng cọc ép BTCT theo hệ thống các tiêu chuẩn, quy phạm sau:
TCXD 205:1998 Mĩng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế
TCXD 286:2003 Đĩng và ép cọc - Tiêu chuẩn thi cơng và nghiệm thu. TCXD 88:1992 Cọc - Phương pháp thí nghiệm hiện trường
TCXD 269:2002 Cọc - Phương pháp thí nghiệm bằng tải trọng tĩnh ép dọc trục.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHĨA 2006 B2 ĐT: CAO ỐC VP INTERNET NEW CITY
GVHD : Thầy NGUYỄN TRÍ DŨNG - 157 - SVTH : ĐỖ HỒNG CƯỜNG
1 Chọn chiều sâu chơn mĩng
+ Sơ bộ chọn đài cọc cao 1.5 m, bêtơng đài Mác 300. Độ sâu đặt đáy đài kể từ mặt đất tự nhiên là 1.8 m
Kiểm tra độ sâu đặt đáy đài và chiều cao đài cọc
Đối với mĩng cọc đài thấp tải trọng ngang hồn tồn do các lớp đất từ đáy
đài trở lên tiếp nhận. Vì vậy, độ sâu đặt đáy đài phải thoả mãn điều kiện đặt tải ngang và áp lực bị động của đất: max 0 min 0.7 (45 ) 2 ' tt dd m Q h h tg B
Với: và ’: Gĩc ma sát trong và dung trọng tự nhiên của đất từ đáy đài trở lên
chính là lớp đất 2 (sét dẻo sệt).
= 10018’=10.30
’=1.876 T/m3
Qttmax= Q1tt= 2.99 T : Giá trị tính tốn lớn nhất của tải trọng ngang(tính đối với mĩng M1 và lấy bố trí với các mĩng cịn lại).
Bđ: Bề rộng đáy đài chọn sơ bộ Bđ = 2 m
→ 0 min 10.3 2 2.99 0.7 (45 ) 2 1.86 2 o h tg = 0.74 m
- Vậy ta chọn chiều sâu chơn đài cọc h=1.8m so với cao độ mặt đất tự nhiên (ở cao độ -2.5m so với cốt 0.0m)> hmin=0.74 m là hợp lý
- Với độ sâu đặt đáy đài như trên tải trọng ngang đã tự cân bằng với áp lực bị động của đất. Vì vậy moment tại đáy đài vẫn khơng đổi, vẫn bằng moment tại cổ mĩng.
2. Chọn loại cọc, chiều dài, kích thước tiết diện
+ Với phương án mĩng đã chọn như trên ta đặt mũi cọc tại lớp đất 6. + Chọn cọc dài 27 m + Cọc cĩ tiết diện trịn d= 800mm => Fc = 2 2 2 . 3.14 0.8 0.5024 4 4 d m - Bêtơng cọc mác M300 (Rn= 130 KG/cm2), (Rk = 10 KG/cm2)
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHĨA 2006 B2 ĐT: CAO ỐC VP INTERNET NEW CITY
GVHD : Thầy NGUYỄN TRÍ DŨNG - 158 - SVTH : ĐỖ HỒNG CƯỜNG - Thép nhĩm AII, Ra= 2800 kG/cm2)
Hàm lượng cốt thép chọn theo cấu tạo là 0,4% Fc < < 0,6% Fc Ở đây ta chọn = 0,5% Fc =0.5 2 5024 25.12 100 cm Chọn 1614 cĩ Fa = 24.63 cm2 Chọn hđ= 1.8m + Bêtơng đài Mác 300.
+ Đoạn bêtơng đầu cọc là 800mm ( đập vỡ đầu cọc) và cọc ngàm sâu vào đài 150mm.
3. Xác định sức chịu tải của cọc a. Theo độ bền của vật liệu làm cọc
Do cọc nhồi được thi cơng đổ bêtơng tại chỗ vào các hố khoan, hố đào sẵn sau khi đã đặt lượng cốt thép cần thiết vào hố khoan. Việc kiểm sốt điều kiện chất lượng bêtơng khĩ khăn ,nên sức chịu tải của cọc nhồi khơng thể tính như cọc chế tạo sẵn mà cĩ khuynh hướng giảm đi.
Qvl =Ru.Ab + Ran.Aa.
Tham khảo phụ lục A TCXD 195-1997 tài liệu tham khảo Ru:cường độ tính tốn của bêtơng cọc nhồi.
Ru =
4.5
R
và khơng lớn hơn 60 kG/m2 R: mác thiết kế của bê tơng
Ru =300
4.5 =66.7 (kG/cm2)>60(kG/cm2) Chọn Ru=60(kG/cm2)
Ran :Cường độ tính tốn của thép, đối với thép < 28 Ran = 1.5
c
R
nhưng khơng lớn hơn 2200 kG/cm2.
Dùng thép AII cĩ giới hạn chảy Rc = 3000 (kG/cm2)
Ran= 3000 2 2000 / 1.5 1.5 c R kG cm
Fc :Diện tích tiết diện ngang của cọc: Fc = 5024 cm2
Fa:Diện tích cốt thép dọc trong cọc: Dùng 1614 Fa = 24.63 cm2 Qvl = 5024 x 60 + 24.63 x 2000 = 350.70 (T).
b. Theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền( TCXD 205-1998)
Cơng thức xác định sức chịu tải tiêu chuẩn của cọc theo đất nền như sau: QP=Qtc = m(U mf .si . li + mR.AP.qP)
Trong đĩ:
- m: Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất. m = 1.
- mR : hệ số xét đến lớp đất bên dưới mũi cọc với lớp đất cát hạt vừa thì mR = 1, tra bảng 3.22 trang 203 sách “ Nền Mĩng “ – TS CHÂU NGỌC ẨN.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHĨA 2006 B2 ĐT: CAO ỐC VP INTERNET NEW CITY
GVHD : Thầy NGUYỄN TRÍ DŨNG - 159 - SVTH : ĐỖ HỒNG CƯỜNG - mfi : Hệ số phụ thuộc phương pháp tạo lỗ khoan, loại cọc và đặc tính
của đất. Lấy mf = 0.7 (cọc nhồi đổ bê tơng dưới bùn Bentonite) tra bảng 3.23 trang 203 sách “ Nền Mĩng “ – TS CHÂU NGỌC ẨN.
- Ap : diện tích ngang của cọc. Ap = 0.5024(m2) - U: Chu vi thân cọc; U = d = 3.14x0.8 = 2.512 m - li : Chiều dày lớp đất thứ i tiếp xúc với cọc.
- fsi: Cường độ tiêu chuẩn của ma sát thành lớp đất thứ i với bề mặt xung quanh cọc, được tính tốn bằng cách tra Bảng A.2, TCXD 205:1998. Chia đất nền thành các lớp đất đồng nhất như hình vẽ (Chiều dày mỗi lớp lấy ≤ 2m). Ở đây Zi và H lấy từ cốt thiên nhiên:
- qp: Cường độ chịu tải của đất tại mũi cọc (T/m2)
Đối với cọc nhồi khi hạ cọc cĩ lấy đất ra khỏi ruột ống, sau đĩ đổ bê tơng
qp=0,75('1d.Ako 1 .L.Bok)
,,Aok, Bok: Hệ số khơng thứ nguyên, tra bảng 3.24 trang 203 sách “ Nền Mĩng “ – TS CHÂU NGỌC ẨN.
'1: Trị tính tốn của đất tự nhiên phía dưới mũi cọc (T/m3)
'1 0.976(T / m ) 3
1 : Trị trung bình của đất nền trên mũi cọc (T/m3)
3 1 1.876x3.2 1.045x2.2 1.057x4 0.905x10.9 0.976x5.75 1.075(T / m ) 3.2 2.2 4 10.9 5.75 Tra bảng: Với o k A = 20.85 ; o k B = 39.15; Với và 28 35 25 0.8 c c L d =>= 0.565; =0.28 qp = 0.75 x 0.28 (0.976 x 0.8 x 20.85 + 1.075 x 0.565 x 26.05 x 39.15) = 133.5 (T/ m2).
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHĨA 2006 B2 ĐT: CAO ỐC VP INTERNET NEW CITY
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHĨA 2006 B2 ĐT: CAO ỐC VP INTERNET NEW CITY
GVHD : Thầy NGUYỄN TRÍ DŨNG - 161 - SVTH : ĐỖ HỒNG CƯỜNG Lớp đất Lớp đất li(m) Zi(m) IL fsi(T/m2) lsi.fi(T/m)
2 Á sét 1.6 2.6 0.65 1.153 1.84 1.6 4.2 0.65 1.361 2.18 3 Sỏi sạn letarit 1.1 5.55 0.27 4.752 5.23 1.1 6.65 0.27 5.13 5.64 4 Cát pha loang vàng 2 8.2 0.43 3.15 6.30 2 10.2 0.43 3.264 6.53 5 Á sét, dẻo cứng 0.9 11.65 0.28 2.52 2.27 2 13.1 0.28 2.925 5.85 2 15.1 0.28 2.96 5.92 2 17.1 0.28 3.048 6.10 2 19.1 0.28 3.136 6.27 2 21.1 0.28 3.224 6.45 6 Cát vừa 2 22.875 - 8.474 16.95 2 25.1 - 8.754 17.51 1.75 26.975 - 9.241 16.17 fsili(T/m) = 111.20 QP=Qtc = m(U mf .si . li + mR.AP.qP)
= 1( 2.512 x 0.7 x 111.2 + 1.0 x 0.5024 x 133.5) = 262.6 (T)
c. Theo chỉ tiêu cường độ đất nền
- Phụ lục B TCXD 205 - 1998
- Sức chịu tải cực hạn của cọc tính theo cơng thức : Qu = Qs + Qq = u.fs.Lc + qp.Fc
Với Qs là sức chịu tải cực hạn do ma sát bên (T). Qp là sức chịu tải cực hạn do mũi cọc (T). Xác định sức chịu tải cực hạn do ma sát bên : Qs = ufsi.li
Trong đĩ :
fsi = Ca + ,
h
tga
Ca :lực dính giữa thân cọc và đất, với cọc bêtơng cốt thép lấy Ca = C. a :gĩc ma sát giữa cọc và đất nền, với cọc bêtơng cốt thép lấy a =.
,
h
:ứng suất hữu hiệu trong đất theo phương vng gĩc vĩi mặt bên cọc , h = k , v , v
= ihi : ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng k = (1-sin) trong đĩ (1-sin) hệ số áp lực ngang của đất Ztb =
2 m
h h
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHĨA 2006 B2 ĐT: CAO ỐC VP INTERNET NEW CITY
GVHD : Thầy NGUYỄN TRÍ DŨNG - 162 - SVTH : ĐỖ HỒNG CƯỜNG - h: Chiều dày lớp đất tính từ đáy đài đến đáy lớp đất tính tốn.
- hm: Chiều sâu chơn mĩng.
LỚP ĐẤT Ztb (m) C (T/m2) ( o) (T/m3) li (m) h (T/m2) Ks 'h (T/m2) fsi (T/m2) fsi li 2 2.5 0.87 10.03 1.876 5 4.69 0.826 3.874 2.131 10.7 3 6.1 2.02 15.6 1.045 2.2 6.37 0.731 4.660 3.535 7.8 4 9.2 1.04 23 1.057 4 9.72 0.609 5.922 3.828 15.3 5 16.65 0.12 24.5 0.905 10.9 15.07 0.585 8.815 4.381 47.8 6 24.975 0.27 28 0.976 5.75 24.38 0.53 12.919 7.587 43.6 TỔNG 125.1 MA SÁT ĐƠN VỊ TÁC DỤNG LÊN CỌC
Vậy sức chịu tải cực hạn của ma sát ở bên mặt cọc là: Qs = ufsi.li = 3.14 x 0.8 x 125.1 = 314.3 (T)
Xác định sức chịu tải cực hạn do mũi cọc
Qp = Fc x qp Trong đĩù :
Fc = 3.14 x 0.42 = 0.0524 (m2) : diện tích cọc
Qp : cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc được tính theo cơng thức qp = c x Nc + /
v x Nq + x D x N
Trong đĩ : c =0.27 T/m2– lực dính của đất ở mũi cọc D: đường kính của cọc; D= 0.8m
Với ngay tại mũi cọc tra bảng 3.5 trang 174 – sách NỀN MĨNG – TS.
CHÂU NGỌC ẨN, ta cĩ các giá trị Nq = 17.8; Nc = 31.6; N =15.7 '
v i ih
: Ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng tại độ sâu mũi cọc do trọng lượng bản thân đất(T/m2) Lớp đất hi (m) (T/m3) hi 1 2.5 2.2 5.50 2 3.2 1.876 6.00 3 2.2 1.045 2.30 4 4 1.057 4.23 5 10.9 0.95 10.36 6 5.75 0.976 5.61 Tổng 34.00
Ghi chú: lớp đất 1 tính từ đáy đài mĩng trở lên và dung trọng là dung trọng trung bình giữa đất và bêtơng là 2.2 T/m3
Cường độ chịu tải của đất nền ở mũi cọc qp = c.Nc + /
v .Nq +x D x N
=0.27 x 31.6 + 34.0 x 17.8 + 0.976 x 0.8 x 15.7 = 626.0 T/m2 Vậy sức chịu tải cực hạn do mũi cọc :
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHĨA 2006 B2 ĐT: CAO ỐC VP INTERNET NEW CITY
GVHD : Thầy NGUYỄN TRÍ DŨNG - 163 - SVTH : ĐỖ HỒNG CƯỜNG Sức chịu tải cho phép của cọc :
Qa = S S FS Q + P p FS Q Trong đĩ :
FSs – hệ số an tồn cho thành phần ma sát bên , lấy bằng 1.5 – 2.0 FSp - hệ số an tịan cho sức chống dưới mũi cọc , lấy bằng 2.0 – 3.0 Qa = S S FS Q + p P Q FS = 314.3 2 + 314.5 3 = 262.0 (T).
So sánh sức chịu tải của cọc trong 3 trường hợp ta chọn sức chịu tải nhỏ nhất
của cọc chính là sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ đất nền để tính tốn cọc : Qtk = min( Qvl , Qa , Qp )=min(350.7 ; 262.0 ; 262.6 )= 262.0 (T)
III. TÍNH TỐN MĨNG
III.1. MĨNG M1 – MĨNG CỘT TRỤC 2 – F III.1.1. Tải trọng tính tốn III.1.1. Tải trọng tính tốn