Kích thước,vật liệu, chiều sâu chôn cọc

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ MÓNG

5.2. XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC

5.2.1. Kích thước,vật liệu, chiều sâu chôn cọc

- Kích thước danh nghĩa cọc bê tông ly tâm ứng lực trước được quy định tại Bảng 1 và Bảng 2.(Mục 6.3.1 TCVN 7888 : 2014).

Bảng 1 - Phân loại và kích thước các loại cọc PC, PHC

-Chọn cọc ly tâm dự ứng lực PHCA-600 có kích thước tiết diện ngang như hình vẽ với D=600mm, d=90mm.

-Bê tông cọc có cường độ chịu nén cực hạn của cấp B45 cực hạn Rb=f’c=57.8MPa, mô đun đàn hồi của bê tông sau 28 ngày tuổi Ec=37500 MPa, và mô đun đàn hồi vào thời điểm cắt thép dự ứng lực khỏi máy kéo.Eci=29250MPa.

-Thép dự ứng lực gồm 18Φ7.1, bố trí với bán kính rp=260mm, có các thông số như sau:

giới hạn bền fpu=1570MPa, mô đun đàn hồi Es=215000MPa.

-Cho hệ số mất mác ứng suất do co ngót εsh=1.5*10-4; hệ số mất mát ứng suất do từ biến ψ=2; hệ số chùng ứng suất k=0.025.

-Độ sâu đặt móng:Công trình không có tầng hầm nên chọn cao độ mặt trên của đài trùng với cao độ mặt trên sàn tầng tầng 1 để thuận tiện trong thi công, vậy chọn cao độ đặt đài móng thường +0.00(m) (chiều cao đài 2.m, mặt trên đài ở cao độ +0.00m), móng lõi thang +0.00 m (chiều cao đài 2.0m, mặt trên đài ở cao độ +0.00m).

5.2.1.1.Sức chiệu tải vật liệu của cọc theo TCVN 7888:2014 - Ứng suất căng ban đầu của thép chủ:

 pl 0.8 py or 0.7 pu pl 0.7 pu 0.715701099MPa1

- Tỷ lệ modul đàn hồi giữa thép và bê tông tại thời điểm truyền ứng suất:

n  E

E - Hệ số chùng ứng

suất :

k  0.0253

- Diện tích mặt cắt ngang của thép chủ:

- Diện tích mặt cắt ngang của bê tông:

A 

AA

c 0

Từ (1), (2), (3), (4), (5) suy ra Ứng suất căng tính toán của thép

 





7.35



- Ứng suất hữu hiệu ban đầu:

 cpt pt Ap 1050712.65 4.78MPa

Ac156366 - Tổn thất ứng suất:

+ Tổn thất ứng suất do từ biến và co

ngót: 

+ Tỷ lệ modul đàn hồi giữa thép và bê tông: n

+ Hệ số co ngót khô:s 1.51047

+ Hệ số từ biến: 28

Từ (6), (7), (8) Suy ra tổn thất ứng suất do từ biến và co ngót:

  5.7324.78 2150001.510

1

 82.71MPa

- Tổn hao ứng suất do chùng ứng suất:

r 1

2 k pl 1

2 0.025 1050 13.125MPa

-Ứng suất hữu hiệu còn lại sau khi chiết trừ các tổn thất ứng suất: + Ứng suất hữu hiệu trong thép chủ :

 pe pt p r 1050 (82.71 13.125) 954.165MPa

+ Ứng suất hữu hiệu trong bê tông:

 ce

pe Ap 954.2712.65 4.35MPa 

Ac156366

- Sức chịu tải làm việc dài hạn theo vật liệu của cọc:

Trong đó:

+ ce : Ứng suất hữu hiệu trong cọc bê tông + cu : Cường đô chịu nén thiết kế của cọc bê tông + : Hệ số an toàn, đối với cọc PHC có cường độ chịu kéo

 80MPa 3.5

600

A





Suy ra: R  cuce A 57.8 103 4.35103 157079 106 2423.2kN

aL 0

43.54

- Sức chịu tải làm việc ngắn hạn theo vật liệu của cọc:

R  2 cuce A 2 57.8 103 4.35103 157079 106 4846.5kN

aS 0

 43.54

5.2.1.2.Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý đất nền (Mục 7.2.3 TCVN 10304:2014) - Theo TCVN 10304 - 2014

R c,u c cq q b A b + ucf f i li

Trong đó:

 γcq = 1: Hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc

 γcf = 0.8: Hệ số điều kiện làm việc của đất trên thân cọc

 γc = 1: Hệ số điều kiện làm việc của cọc

 u: Chu vi tiết diện ngang thân cọc, u =1.88 (m)

 Ab: Diện tích cọc tựa lên đất, Ab = 0.283 m2

 li: Chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ “i”

 fi: Cường độ sức kháng trung bình của lớp đất thứ “i”



 qb: Cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc, ở đây lớp đất dưới mũi cọc tại cao trình -33m là cát pha , theo mục 7.2.3, TCVN 10304:2014, giá trị qb được xác định theo công thức sau:

q = 0.75

  1 ' 10.3kN

đẩy nổi trong đất bão hoà)

  1 12.73kN / m

dụng đẩy nổi trong đất bão hoà).

Các hệ sốtra theo góc ma sátl = 13o1' (Bảng 6, TCVN 10304:2014)

→ = 9.518.6= 0.44= 0.34 q

 0.75 0.34 9.510.3 0.8 18.6 0.4412.73 31 843.52 (kN/m

Bảng 5.1 - Kết quả xác định thành phần kháng của đất trên thành cọc ứng lực Lớp

đất 1 1 2 2 3 3 3 3 3 4 4 4

 Vậy SCT của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền:

c,u

11843.520.2831.881383.1 2850

5.2.1.3.Tính toán sức chịu tải của cọc theo SPT

 Trong thực hành thiết kế hiện nay phổ biến tính toán sức chịu tải cọc theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) dùng 2 công thức Meyerhof và công thức của Viện kiến trúc Nhật Bản. Ở đây, sinh viên dùng công thức của Viện kiến trúc Nhật Bản (Mục G.3.2 TCVN 10304 – 2014)

 Sức chịu tải trọng nén cực hạn:

TCVN 10304-2014) Trong đó:

R ( Công thức G.9

 γcq = 1: Hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc

 γcf = 0.8: Hệ số điều kiện làm việc của đất trên thân cọc

 γc = 1: Hệ số điều kiện làm việc của cọc



Sức kháng mũi cọc

Mũi coc nằm trong lớp đất sét, qp tính theo công thức:

q p 9cu 9 6.25x14 787.5kN / m2 Sức kháng ma sát thân cọc:

Trong các lớp đất rời:

Trong các lớp đất dính :

Trong đó: N s ,i : hệ số SPT trong lớp đất rời thứ i

fL = 1 tra theo hình G.2b TCVN 10301:2012

 p: hệ số điều chỉnh, phụ thuộc vào cu ,i , tra theo hình G.2a TCVN 10301:2012

Bảng 5.2 - Xác định thành phần kháng của đất trên thành cọc

Lớp đất Li (m)

1 2 3 4 5

 Sức chịu tải của cọc theo SPT:

c,u



 787.5 0.283 1.88x2503.58 4929.6(KN) 5.2.1.4.Sức chịu tải theo chỉ tiêu cường độ của đất nền

 Theo phụ lục G.1, Rc,u c

c q

qbAb+ ucf fili TCVN 10304:2014, sức chịu tải của cọc theo cường độ đất nền xác định theo công thức sau: ( Công thức G.1 TCVN 10304- 2014)

Trong đó:

 γcq = 1: Hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc đối v

 γcf = 0.8: Hệ số điều kiện làm việc của đất trên thân cọc

 γc = 1: Hệ số điều kiện làm việc của cọc

 Ab: Diện tích tiết diện ngang cọc (Ab = 0.283m2)

 u: Chu vi tiết diện ngang thân cọc (u = 1.88m)

 li: Chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ “i”

Tính sức kháng mũi:

q b cN 'c q 'b N'q

Trong đó: q’yb là ứng suất pháp hữu hiệu tại cao trình mũi cọc.

q  cN

N’c, N’q là hệ chịu tải của nền đất dưới mũi cọc, xem như đất chặt dưới mũi cọc, N’q = 0

Tính sức kháng ma sát:

Trong các lớp đất rời:

Trong các lớp đất dính: fi

Trong đó:

o ki = 1- Sini : Hệ số áp lực ngang của lớp đất thứ “i”

đứng

10 Với N'q 60 (đất cát rời),

chọn



v,z

o o

 :

: Góc ma sát của đất và cọc, đối với cọc bê tông cốt thép thì Hệ số xác định theo trên biểu đồ Hình G.1 (TCVN 10304 – 2014)

Hình 5.1 - Biểu đồ xác định hệ số

Bảng 5.3 - Xác định thành phần kháng của đất trên thành cọc

Lớp đất Li (m)

1 3.5

2 3

3 9.3

4 12.7

5 2.5

 Vậy SCT theo chỉ tiêu cường độ của đất nền:

c,u



 1 (1 787.5 0.283 1.88 1553.76) 3143.93 (kN) c

5.1.1.1. Sức chịu tải thiết kế

Bảng 5.4 - Tổng hợp sức chịu tải của cọc khoan nhồi Sức chịu tải của cọc khoan nhồi

Theo vật liệu

Theo chỉ tiêu đất nền Theo SPT

Theo cường độ đất nền

 Sức chịu tải đặc trưng: Rck minRcu,i 2850 (kN)

1 0

 Sức chịu tải thiết kế: R c,a =

Trong đó:

 01.15

đất khi sử dụng móng cọc, lấy bằng 1 đối với cọc đơn và lấy bằng 1.15 trong móng nhiều cọc.

 n 1.15 : hệ số tin cậy về tầm quan trọng của công trình, lấy bằng 1.2; 1.15 và 1.1 tương ứng với tầm quan trọng của công trình cấp I, II và III.

 Với k 1.6 đối với cọc đóng chịu tải trọng trên 600 kN, trường hợp cọc chịu tải trọng

nén trong móng đài cao hoặc đài thấp có đáy đài nằm trên đất biến dạng lớn, trị số k lấy phụ thuộc vào số lượng cọc trong móng.

Bảng 6.6: Sức chịu tải của cọc

Trường hợp nhóm cọc

Bảng 5.7 - Sơ bộ số lượng cọc

Vị trí Cột G-1 Cột G-2 Cột G-3 Cột G-4 Cột G-5 Cột G-6 Cột G-7 Cột G-8 Cột G-9 Cột G-10 Cột G-11 Cột F-1 Cột F-2 Cột F-3 Cột F-4 Cột F-5 Cột F-6 Cột F-7

Cột F-8 10

Cột F-10 Cột F-11 Cột E-1 Cột E-2 Cột E-3 Cột E-4 Cột E-5 Cột E-6 Cột E-7 Cột E-8 Cột E-9 Cột E-10 Cột E-11 Vách P1

Cột D-1 Cột D-2 Cột D-3 Cột D-4 Cột D-5 Cột D-6

Cột D-7 Cột D-8

Cột D-9 Cột D-10 Cột D-11 Cột C-1 Cột C-2 Cột C-3 Cột C-4 Cột C-7 Cột C-8

Cột C-9 Cột C-10 Cột C-11 Cột B-1 Cột B-2 Cột B-3 Cột B-4 Cột B-LT1 Cột B-LT2 Cột B-LT3 Cột B-7 Cột B-8 Cột B-9 Cột B-10