5.1. 3.1. Lựa chọn loại nền móng.
Công trình có quy mô 8 tầng. Nội lực tương đối lớn và các lớp đất dưới chân móng tương đối yếu nên giải pháp móng nông không hợp lý.Do đó ta chọn phương án móng cọc.
5.2. 3.2. Giải pháp mặt bằng móng.
Các móng biên chọn giải pháp móng đài đơn.
Các móng giữa chọn giải pháp móng đài đơn.
Giằng móng chọn tiết diện 30x60(cm), 30x40(cm) 5.3. 3.3.Chọn sơ bộ kích thước cọc và đài:
- Bê tông cấp bền B25, Rb = 14,5 MPa.
- Cốt thép chịu lực nhóm CII có Rs = Rsc = 280 MPa - Sơ bộ chọn cọc tiết diện 40x40 cm chiều dài 25.5 m - Cốt thép dọc chịu lực giả thiết dùng 2 20
- Sơ bộ chọn các kích thước:
+ Do lực nén xuống móng tương đối lớn nên đài sẽ chịu lực cắt rất lớn, nên ta chọn sơ bộ
Chọn sơ bộ hđ = 1,2 m.
Đỉnh đài nằm ở cốt -1.150m so với cos 0.00 Đáy đài đặt ở cốt -2.35m
+ Phần đầu bê tông đập đầu cọc lấy: 500 mm . + Phần đầu cọc nguyên vẹn ngàm vào đài là 200mm.
Chiều dài cọc làm việc kể từ đáy đài là:
25.5 – (0,2+0,5) = 24.8m (m) Chân cọc cắm vào lớp 6’ độ sâu 5.9m.
5.4. 4.4. Xác định sức chịu tải của cọc:
5.4.1. 4.4.1. Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm coc.
𝑃 = 𝜑. (𝑅 . 𝐴 + 𝑅 . 𝐴 ) Trong đó:
𝜑 - Hệ số uốn dọc tra bảng phụ thuộc vào độ mảnh 𝜆 𝑅 - Cường độ tính toán của bêtông cọc ép.
𝐴 - Diện tích của bê tông: 𝐴 = 0,35.0,35 = 0,1225(𝑚 ) 𝐴 - Diện tích tiết diện cốt thép dọc trục.
55
SVTH : PHẠM XUÂN SỸ LỚP : 16XN Xác định 𝜆 =
,
với
-𝑙 = 𝜇𝑙 = 0,7.9,3 = 6,51 (𝜇 = 0,7) -𝑙 = 𝑙 + = 0 +
, = 9,3
𝑙 - Là chiều dài đoạn cọc kể từ đáy đài đến cao độ san nền 𝑙 = 0 𝜀 - Là hệ số biến dạng theo phụ lục A TCVN 10304-2014 𝜀 = . = 0,215
𝒌 : được tra ở bảng A.1 TCVN 10304
L = 3,5d + 1,5 = 3,5.0,35 + 1,5 = 2,725m vẫn nằm trong lớp đất thứ 2, nội suy k được 𝑘 = 13450 kN/m4
(k=13450 kN/m4, bp=1,5.0,3+0,5= 0,95 m,𝛾 = 3, E=30.106kN/m2)
Nên 𝜆 = ,
, . ,
=> 𝜑 = 1,028 − 0.0000288𝜆 − 0.0016𝜆 = 0,944
𝑃 = 𝜑. (𝑅 . 𝐴 + 𝑅 . 𝐴 ) = 0,944. (14,5.10 . 0,1225 + 280.10 . 12,56.10 )
= 2008,8(𝑘𝑁) 5.4.2. 4.4.2. Sức chịu tải của cọc SPT
Theo TCVN 10304-2014 Sức chịu tải cực hạn của cọc:
𝑅 , = 𝑞 . 𝐴 + 𝑢 (𝑓 𝑙 + 𝑓 𝑙 ) Trong đó:
qb:cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc (Khi mũi cọc nằm trong đất dính qb = 9.6,25.Np = 56,25 Np cho cọc đóng hoặc ép).
fci: cường độ sức kháng trên đoạn cọc nằm trong lớp đất dính thứ “i”
fci = p.fL.cu,i và cu,i = 6,25.Nc,i).
fsi:cường độ súc kháng trung bình trên đoạn cọc trong lớp đất rời thứ “i”(
fsi= . 𝑁 ).
p: hệ số điều chỉnh cho cọc đóng, phụ thuộc vào tỉ lệ giữa sức kháng cắt không thoát nước của đất dính cu và trị số trung bình của ứng suất pháp hiệu quả thắng đứng, xác định theo biểu đồ hình G.2a TCVN 10304-2014.
56
SVTH : PHẠM XUÂN SỸ LỚP : 16XN fL : hệ số điều chỉnh theo độ mảnh L/d của cọc ép, xác định theo biểu đồ hình G.2b TCVN 10304-2014 = ,
, = 95,14 → 𝑓 = 0,805
lci : chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất dính thứ “i”
lsi : chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất rời thứ “i”
u : chu vi tiết diện ngang cọc – u = 4.0,35 = 1,4 m
Ab : diện tích tiết diện ngang mũi cọc – Ab = 0,1225m2
Lớp đất li(m) Ni UStb a p fL Cu,i fc,i li.fc,i 4' 0,9 10 113,94 0,76 0,805 62,5 38,051 34,2461 5 4,8 25 147,65 0,50 0,805 156,25 62,891 301,875 6 1,4 29 177,48 0,50 0,805 181,25 72,953 102,134 6’ 5,9 32 328,03 0,70 0,805 200 112,9 1117,75 𝑅 , = 9.6,25.32 × 0.1225 + 1,4 × (10/
3.(19.0,4+19.0,8+17.3,5+12.2+17.0,7+50.7,3)+1556,01) = 1968,25(𝑘𝑁)
𝑃 = ,
, = 787,5 (kN)
Vậy sức chịu tải tính toán của cọc:
Ptt = min{𝑃 , 𝑃 } = min{2008,8 ; 787,3} = 787,5kN
57
SVTH : PHẠM XUÂN SỸ LỚP : 16XN TÍNH MÓNG M2 BIÊN
5.1. Xác định số lượng cọc và bố trí cọc cho móng:
5.1.1. Xác định sơ bộ số lượng cọc:
Áp lực tính toán giả định tác dụng lên đáy đài do phản lực đầu cọc gây ra là.
tt tt
2 2
787,5 = 714,3
p = P =
(3.d) (3.0,4)
tk (kPa)
Diện tích sơ bộ đáy đài là:𝐴 =
. . = ,
, , . . , = 8,942 (m2)
d =22 kN/m3 - Trọng lượng riêng trung bình của bê tông và đất trên đài;
h= 1,2+1,8/2 = 2,1 ( m )
Lực dọc tính toán của đất chênh lệch, tường hầm dày 250 là
𝑁 = 𝑛. ( )𝑏. ∑ 𝛾 . ℎ = 1,1. , , 3,2.1,72.18,5 = 116,16(𝑘𝑁) 𝑒 = = , , = 0,9125
Momen đất chênh lệch
𝑀 = 𝑁 . 𝑒 = 116,16.0,9125 = 105,99(𝐾𝑁𝑚)
Trọng lượng của đài và đất trên đài:
tt
d d tb tb (
N =n.A .h .γ =1,1.6,942.(1,2+1,8/ 2).22=352,8 kN) Lực dọc tính toán xác định đến cốt đáy đài :
𝑁 = 𝑁 + 𝑁 = 4887.74 + 352,8 = 5156,92(𝑘𝑁 ) 𝑛 =𝑁
𝑃 =5156,92
714,3 = 7,21 Lấy hệ số độ tin cậy k từ 1,2 đến 1,5 nc=1,2.7,16=8,65 Chọn số cọc nc= 9
(Khoảng cách giữa các tim cọc 3d = 1,2(m). Khoảng cách từ mép cọc đến mép đài là 400)
58
SVTH : PHẠM XUÂN SỸ LỚP : 16XN 5.2.2. Xác định diện tích đài thực:
1. Xác định tải trọng đáy đài
Diện tích đáy đài thực tế: Ad= b.l =3,2x3,2=10,24 m( )2
Trọng lượng tính toán của đài và đất: N = n.A .h .γ =1,1.10,24.2,1.22= 442,1 kN)dtt d tb tb ( Lực dọc tính toán xác định đến cốt đáy đài là.
𝑁 = 𝑁 + 𝑁 = 4887,7 + 442,1 = 5246,98(𝑘𝑁 )
Mô men tính toán xác định tương ứng với trọng tâm diện tích các cọc tại mặt phẳng đáy đài:
𝑀 = 𝑀 + 𝑀 + 𝑄 . ℎ = 105,99 + 9 + 1,3 × 1,2 = 141,24(kN.m ) 𝑀 = 𝑀 + 𝑄 . ℎ = 330,3 + 49,8 × 1,2 = 390,06 (𝑘𝑁. 𝑚)
2. Xác định lực truyền lên các cọc Lực truyền xuống các cọc:
tt tt
tt y max
tt x max
j ' n' n'
2 2
c i i
i=1 i=1
M .y M .x P = N
n y x
Trong đó:
n’c = 9 là số cọc trong móng.
Mxtt: mômen uốn tính toán tương ứng quanh trục X.
Mytt: mômen uốn tính toán tương ứng quanh trục Y.
ymax : khoảng cách từ tim cọc biên đến trục X.
xmax: khoảng cách từ tim cọc biên đến trục Y.
yi ; xi: khoảng cách từ trục cọc thứ i đến trục đi qua trọng tâm diện tích tiết diện các cọc tại mặt phẳng đáy đài.
𝑃 , = , ± , . ,
. , ± , . ,
. ,
59
SVTH : PHẠM XUÂN SỸ LỚP : 16XN Cọc số Tọa độ x Tọa độ y P
1 -1,05 1,05 544,32
2 0 1,05 605,32
3 1,05 1,05 666,32
4 -1,05 0 521,92
5 0 0 582,92
6 1,05 0 644,92
7 -1,05 -1,05 498,52
8 0 -1,05 560,52
9 1,05 -1,05 621,52
Vậy ta có : 𝑃 = 666,32(𝑘𝑁), 𝑃 = 498,52(𝑘𝑁) , 𝑃 = 582,42(𝑘𝑁) Trọng lượng tính toán của cọc ( có xét đến đẩy nổi):
𝑄 = 𝑛. 𝐴. 𝛾 .h = 1,1.0,35 . 33,3.25 = 107,8(𝑘𝑁) ; 3. Kiểm tra điều kiện lực max truyền xuống cọc
Ta có: 𝑃 + 𝑄 = 666,32 + 107,8 = 774,12 kN < Ptktt= 787,3 (kN) ; (Ptktt − (𝑃 + 𝑄 )). 𝑁𝑐
𝑃 =214,92
787,3 = 0,27 < 1 Thỏa mãn điều kiện kinh tế.
Mặt khác Pttmin = 498,52 (kN) > 0 nên không phải tính toán kiểm tra theo điều kiện chống nhổ.
5.3. Kiểm tra móng theo TTGH II:
5.3.1. Kiểm tra điều kiện áp lực tại đáy khối móng quy ước:
Giá trị tải trọng tính toán dùng tính móng M2 là:
Cột trục biên
0tt
N (KN) M0ttx (KNm)
0tt
Qx
(KN)
0 tt
My
(KNm)
0 tt
Q y
(KN) -4887,74 -330,3 1.3 9 49.8 Ta có các giá trị tải trọng tiêu chuẩn của M0tc, N0tc, Q0tc của móng M2:
Cột biên
60
SVTH : PHẠM XUÂN SỸ LỚP : 16XN
0
Ntc(KN) M0tcx (KNm)
0 tc
Qx
(KN)
0 tc
My
(KNm)
0 tc
Q y
(KN) 4250,2 -287,2 1.1 -7.826 41.5 Tính góc ma sát trung bình:
tb 0
φ 25,5.12,7 7,15.4,5 5,5.7,5 7.6,5 15,7.2,1
=> α = = = 3,6
4 4.(12,7 4,5 7,5 6,5 2,1)
Kích thước đáy khối qui ước:
𝐿 = (2,45 + 2 ×𝐷
2) + 2𝐻 𝑡𝑎𝑛 𝛼 = (2,45 + 2 ×0,35
2 ) + 2 × 33,3 𝑡𝑎𝑛 3 , 6 = 7(𝑚) 𝐵 = (2,45 + 2 ×𝐷
2) + 2𝐻 𝑡𝑎𝑛 𝛼 = (2,45 + 2 ×0,35
2 ) + 2 × 33,3 𝑡𝑎𝑛 3 , 6 = 7(𝑚) Với L ,B là khoảng cách 2 mép ngoài của dãy cọc;
H = 24.8m là chiều cao từ đáy đài đến mũi cọc .
Lực dọc tính toán của đất chênh lệch, tường hầm dày 250 của khối móng quy ước là 𝑁 = 𝑛. ( )𝑏. ∑ 𝛾 . ℎ = 1,1. , 7.1,72.18,5 = 771,79(𝑘𝑁)
𝑒 = = , , = 1,925 Momen đất chênh lệch
𝑀 = 𝑁 . 𝑒 = 1,925.771,79 = 1485,69(𝐾𝑁𝑚)
Trọng lượng tiêu chuẩn của khối móng qui ước trong phạm vi chiều cao đài:
𝑁 = 𝐿 . 𝐵 . ℎ . 𝛾 = 7 × 7 × 2,1 × 22 = 2263,8(𝑘𝑁) - Trọng lượng của khối quy ước kể từ đế đài đến chân cọc
tc
N2 = LM.BM.i.hi = 7.7.( 12,7.18,5+4,5.18,5+7,5.16,8+6,5.18,3+2,1.18,7) = 30481(kN)
- Trọng lượng của cọc trong khối quy ước :
tc
N3 = nc.fc.cọc.Lc=9.0,352.33,3.25= 882 kN -Trọng lượng khối móng quy ước:
N = Nqutc 1tc + N2tc + N3tc = 2263,8+30481+882= 33825 kN - Tải trọng tại đáy khối qui ước:
Ntc = Notc + N = 4250,2+33825= 38599,44 (kN) qutc
+ Mô men tiêu chuẩn tương ứng tại trọng tâm đáy khối móng quy ước:
Mxđtc = Moxtc + Qoytc. (lc + hd )= 287,2+1,1.34,5 = 325,15 kNm
Myđtc =𝑀 + Moytc + Qoxtc. (lc + hd )= 1485,69 +7,826+41,5.34,5 = 2925,26 kNm Độ lệch tâm:
𝑒 = = ,
, = 0,076(𝑚);
𝑒 = = ,
, = 0,68(𝑚)
61
SVTH : PHẠM XUÂN SỸ LỚP : 16XN - Áp lực tiêu chuẩn ở đáy móng khối quy ước do tải trọng tiêu chuẩn:
± . ± . , ± . , ± . ,
𝜎max = 662,4 𝑘𝑃𝑎; 𝜎min = 506,1𝑘𝑃𝑎; 𝜎tb = max min= 504,25𝑘𝑃𝑎 - Cường độ tính toán của đất ở đáy khối móng quy ước:
𝑅 =𝑚 𝑚
𝑘 (𝐴. 𝐵 . 𝛾 + 𝐵. 𝐻 . 𝛾 + 𝐷. 𝐶 − 𝛾 . ℎ ) Trong đó :
ktc = 1 vì các chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo số liệu thí nghiệm trực tiếp đối với đất.
m1 = 1,2
m2= 1,0 vì công trình là khung bê tông cốt thép là kết cấu mềm b = 7(m): bề rộng của đáy móng.
A, B, D trị số tra bảng 3-2 dựa theo trị số =15,7 ở đáy khối quy ước A = 0,35; B = 2,42; D = 4,96
Trọng lượng riêng đất dưới đáy khối quy ước: II = 18,7 (kN/m3).
Trọng lượng riêng đất từ đáy khối quy ước trở lên: 'II = 18,1(kN/m3)
CII - Trị tính toán thứ hai của lực dính đơn vị của đất nằm trực tiếp dưới khối quy ước, CII = 12kPa
𝑅 = 𝑅 = (𝐴. 𝐵 . 𝛾 + 𝐵. 𝐻 . 𝛾 + 𝐷. 𝐶 −𝛾 . ℎ )
=1,2.1
1 (0,35.7.18,7 + 2,42.36,3.18,1 + 4,96.12 − 18,1.1,72) = 1997,05(𝑘𝑁/𝑚 ) Kiểm tra điều kiện áp lực tại đáy khối móng quy ước:
𝑝 = 504,25(𝑘𝑁/𝑚 ) < 𝑅 = 1997,05𝑘𝑁/𝑚 ) Vậy nền đất dưới mũi cọc đảm bảo điều kiện áp lực.
Độ lún của nền móng cọc được tính theo độ lún của nền móng khối quy ước 5.3.2. Tính toán nền móng theo điều kiện biến dạng:
Ta có thể tính toán được độ lún của nền theo qua niệm nền biến dạng tuyến tính.
Trường hợp này đất từ chân cọc trở xuống có độ dày lớn, đáy của khối quy ước có diện tích bé nên ta dùng là nửa không gian tuyến tính để tính toán.
+ Xác định ứng suất bản thân tại đáy khối quy ước
𝜎 = ∑ 𝛾 × ℎ = 12,7.18,5 + 4,5.18,5 + 7,5.16,8 + 6,5.18,3 + 2,1.18,7 = 602,42(𝑘𝑁/𝑚 )
+ Xác định ứng suất gây lún ở đáy khối quy ước :
gl z=H = tctb-tcbt= 504,25-602,42= -101,78 (Kpa) < 0
=> không cần tính lún
Vậy độ lún của khối móng quy ước thỏa mãn điều kiện lún cho phép.
62
SVTH : PHẠM XUÂN SỸ LỚP : 16XN 5.4. Tính toán độ bền và cấu tạo móng.
5.4.1. Vật liệu.
- Bêtông B20 có Rb = 11,5 MPa, Rbt = 0,9 MPa - Thép CII có Rs = 280 MPa
- Đài cọc có các thanh thép chờ để đổ cột . Lớp Bêtông lót đáy đài, giằng dùng vữa ximăng, cát, gạch vỡ hoặc đá 4x6, cấp bền B7,5 dày 100mm
5.4.2. Kiểm tra móng theo điều kiện chọc thủng.
Lực truyền lên các cọc trong đài:
Cọc số Tọa độ x Tọa độ y P
1 -1,05 1,05 544,32
2 0 1,05 605,32
3 1,05 1,05 666,32
4 -1,05 0 521,92
5 0 0 582,92
6 1,05 0 644,92
7 -1,05 -1,05 498,52
8 0 -1,05 560,52
9 1,05 -1,05 621,52
5.4.2.1. Kiểm tra cột chọc thủng đài
Chọn vật liệu đài cọc:
Dùng bê tông B25 có Rb = 14,5 MPa ; Rbt = 1,05 MPa Dùng cốt thép nhóm CII có Rs = 280 MPa
63
SVTH : PHẠM XUÂN SỸ LỚP : 16XN
Xác định chiều cao đài cọc theo điều kiện chọc thủng:
Chọc thủng của cột đối với đài ( quan niệm tháp chọc thủng bất kì)
𝑐 = 0,525 = 0,5ℎ = 0,5(1,2 − 0,2) = 0,5 ⇒ 𝛼 = 3,35
𝑐 = 0,525 = 0,5ℎ = 0,5(1,2 − 0,2) = 0,5 ⇒ 𝛼 = 3,35 𝑃 ≤ [𝛼 (𝑏 + 𝑐 ) + 𝛼 (𝑙 + 𝑐 )]ℎ . 𝑅
= [3,35(0,7 + 0,525) + 3,35(0,7 + 0,525)]1.1,05.10 = 9078(𝑘𝑁) 𝑃 = 𝑃 + 𝑃 + 𝑃 = 1748,76(𝑘𝑁)
=> Đài không bị chọc thủng.
Chọc thủng cho cọc ở góc : - Điều kiện kiểm tra:
max 2 1 1 1 2 2 o bt
P 0,5[ .(b 0,5.c ) (b 0,5.c )]h .R
Trong đó:
+ Rbt = 1,05 MPa
+ c1 = 0,525 m, c2 = 0,525 m: lần lượt khoảng cách từ mép cột gần nhất đến mép trong của cọc biên
+ b1 = b2= 0,6 m: khoảng cách từ các cạnh trong của cọc biên đến mép ngoài của đài cọc + ho = hd – abv = 1,2 - 0,2 = 1 (m)
Ta có:
+ 0,5h0 = 0,5.1 = c1 = 0,525m 1 3,35
64
SVTH : PHẠM XUÂN SỸ LỚP : 16XN +c2 = 0,525m 2 3,35
⇒ 𝑃max= 𝑃 = 666,32 ≤ 0,5[𝛼 . (𝑏 + 0,5. 𝑐 ) + 𝛼 (𝑏 + 0,5. 𝑐 )]ℎ . 𝑅
⇒ 666,32 ≤ 0,5[3,35. (0,55 + 0,5.0,525) + 3,35. (0,55 + 0,5.0,525)].1,05.10
⇒ 666,32 ≤ 2400,7(𝐾𝑁)
Vậy đài không bị chọc thủng do cọc ở góc
Kiểm tra điều kiện cường độ trên tiết diện nghiêng theo lực cắt.
Điều kiện kiểm tra: Q. . . ( )bh R kNo bt
Trong đó:
+ Q là tổng phản lực của các cọc nằm ngoài tiết diện.
+ b là bề rộng của đài.
+ h0 là chiều cao hữu ích của đài , h0 hd a
+ là hệ số không thứ nguyên.
+ Rbt 1050(kPa) là cường độ tính toán chịu kéo của bê tông.
-Kiểm tra tiết diện 1-1:
Lực cắt: 𝑄 = 𝑃 + 𝑃 + 𝑃 = 1929,64𝑘𝑁 c = 0,525(m) >0,5ho = 0,5(m) 1, 56 -Khả năng chống cắt :
𝜙 = 1,56.2,95.1.1000 = 5073,7𝑘𝑁
65
SVTH : PHẠM XUÂN SỸ LỚP : 16XN 𝑄 = 1919,1 < 𝜙 = 5073,7𝑘𝑁 Đạt.
Vậy chiều cao đài đảm bảo.
5.5. Tính toán thép.
- h = 1,2m, h0 = 1,0m
- Coi cánh đài móng như 1 công xôn ngàm ở mép cột chịu tác dụng của các lực tập trung là các phản lực đầu cọc.
5.5.1. Tính toán thép chịu momen mặt ngàm I-I.
+ Mô men tương ứng với mặt ngàm I-I MI = r1 (P3+ P6+ P9)
r 0,7(m)1
𝑀 = 1929,64.0,7 = 1338,93(kNm)
𝛼 = 𝑀
𝑅 . 𝑏. ℎ = 1338,93
11500 × 2,95 × 1 = 0,039
𝜁 = 0,5 × (1 + (1 − 2𝛼 ) = 0,5 × (1 + 1 − 2 × 0,039) = 0,982 Diện tích tiết diện ngang thép chịu mômen MI
𝐴 =
. = , .
, . . = 45,85𝑐𝑚 + Số thanh cốt thép:
Chọn 19 18 a150 có As = 48,32(cm2 )
+ Chiều dài thanh thép theo phương x. Chiều dày lớp bảo vệ cốt thép a' = 30 mm.
l’ l 2a’ 2950 2 30 2890 mm
66
SVTH : PHẠM XUÂN SỸ LỚP : 16XN 5.5.2. Tính toán thép chịu momen mặt ngàm II-II.
+ Mô men tương ứng với mặt ngàm II-II MII = r2 (P1+ P2+ P3 )
r 0,7(m)1
𝑀 = 0,7.1815,96 = 1269(kNm)
𝛼 = 𝑀
𝑅 . 𝑏. ℎ = 1269
11500 × 2,95 × 1 = 0,037
𝜁 = 0,5 × (1 + (1 − 2𝛼 ) = 0,5 × (1 + 1 − 2 × 0,037 = 0,984 Diện tích tiết diện ngang thép chịu mômen MII
𝐴 = 𝑀
𝜁. 𝑅 ℎ = 1269.10
0,984.280.1000= 41,4𝑐𝑚 + Số thanh cốt thép:
Chọn 17 18 a170 có As = 43,24(cm2 )
+ Chiều dài thanh thép theo phương x. Chiều dày lớp bảo vệ cốt thép a' = 30 mm.
l’ l 2a’ 2950 2 30 2890 mm
- Do mô men trên mặt ngàm I-I lớn hơn mặt ngàm II-II nên cốt thép dọc theo trục X được đặt ở dưới, cốt thép dọc theo trục Y được đặt ở trên.
TÍNH MÓNG M1 GIỮA 5.1. Xác định số lượng cọc và bố trí cọc cho móng:
5.1.1. Xác định sơ bộ số lượng cọc:
Áp lực tính toán giả định tác dụng lên đáy đài do phản lực đầu cọc gây ra là.
tt tt
2 2
787,5 = 714,1
p = P =
(3.d) (3.0,4)
tk (kPa)
Diện tích sơ bộ đáy đài là:𝐴 =
. . = ,
, , . . , = 11,8 (m2)
d =25 kN/m3 - Trọng lượng riêng trung bình của bê tông trên đài;
h= 1,2 m - Độ sâu đặt đế đài so với cốt hầm.
Trọng lượng của đài và đất trên đài:
67
SVTH : PHẠM XUÂN SỸ LỚP : 16XN 𝑁 = 𝑛. 𝐴 . ℎ . 𝛾 = 1,1.8,8.1,2.25 = 290,4(𝑘𝑁)
Lực dọc tính toán xác định đến cốt đáy đài :
𝑁 = 𝑁 + 𝑁 = 6027,3 + 290,4 = 6317,7(𝑘𝑁 ) 𝑛 =𝑁
𝑃 =6317,7
714,1 = 8,23 Lấy hệ số độ tin cậy k từ 1,2 đến 1,5 nc=1,2.8,23=9,87 Chọn số cọc nc= 10
(Khoảng cách giữa các tim cọc 3d = 1,2(m). Khoảng cách từ mép cọc đến mép đài là 250)
5.2.2. Xác định diện tích đài thực:
1. Xác định tải trọng đáy đài
Diện tích đáy đài thực tế: 𝐴 = 𝑏. 𝑙 = 4,4𝑋3,15 = 13.86(𝑚 )
Trọng lượng tính toán của đài và đất: 𝑁 = 𝑛. 𝐴 . ℎ . 𝛾 = 1,1.13,86.1,2.25 = 368,2(𝑘𝑁)
Lực dọc tính toán xác định đến cốt đáy đài là.
𝑁 = 𝑁 + 𝑁 = 6024,7 + 368,2 = 6392,9(𝑘𝑁 )
Mô men tính toán xác định tương ứng với trọng tâm diện tích các cọc tại mặt phẳng đáy đài:
𝑀 = 𝑀 + 𝑄 . ℎ = 1,8 + 0,16 × 1,2 = 2 (kN.m )
𝑀 = 𝑀 + 𝑄 . ℎ = 331,2 + 29,4 × 1,2 = 366,48(𝑘𝑁. 𝑚) 2. Xác định lực truyền lên các cọc
Lực truyền xuống các cọc:
68
SVTH : PHẠM XUÂN SỸ LỚP : 16XN
tt tt
tt y max
tt x max
j ' n' n'
2 2
c i i
i=1 i=1
M .y M .x P = N
n y x
Trong đó:
n’c = 10 là số cọc trong móng.
Mxtt: mômen uốn tính toán tương ứng quanh trục X.
Mytt: mômen uốn tính toán tương ứng quanh trục Y.
ymax : khoảng cách từ tim cọc biên đến trục X.
xmax: khoảng cách từ tim cọc biên đến trục Y.
yi ; xi: khoảng cách từ trục cọc thứ i đến trục đi qua trọng tâm diện tích tiết diện các cọc tại mặt phẳng đáy đài.
𝑃 , = , ± , . ,
. , ± . ,
. , . , . ,
Vậy ta có : 𝑃 = 668,66(𝑘𝑁), 𝑃 = 572,7(𝑘𝑁) , 𝑃 = 620,68(𝑘𝑁) Trọng lượng tính toán của cọc ( có xét đến đẩy nổi):
𝑄 = 𝑛. 𝐴. 𝛾 .h = 1,1.0,35 . 33,3.25 = 107,8(𝑘𝑁) ; 3. Kiểm tra điều kiện lực max truyền xuống cọc
Ta có: 𝑃 + 𝑄 = 668,66 + 107,8 = 776,46 kN < Ptktt= 787,3 (kN) ; (Ptktt − (𝑃 + 𝑄 )). 𝑁𝑐
𝑃 =108,4
787,3= 0,13 < 1 Thỏa mãn điều kiện kinh tế.
Mặt khác Pttmin = 572,7 (kN) > 0 nên không phải tính toán kiểm tra theo điều kiện chống nhổ.
5.3. Kiểm tra móng theo TTGH II:
5.3.1. Kiểm tra điều kiện áp lực tại đáy khối móng quy ước:
Giá trị tải trọng tính toán dùng tính móng M1 là:
Cột trục giữa
0
Ntt(KN) M0ttx (KNm)
0tt
Qx
(KN)
0tt
M y
(KNm)
0tt
Q y
(KN) -6024,7 -331,2 0,16 1,8 29,4 Ta có các giá trị tải trọng tiêu chuẩn của M0tc, N0tc, Q0tc của móng M1:
Cột trục giữa
0
Ntc(KN) M0tcx (KNm)
0 tc
Qx
(KN)
0tc
M y
(KNm)
0tc
Q y
(KN)
69
SVTH : PHẠM XUÂN SỸ LỚP : 16XN -5238,8 -288 0,13 1,57 24,5
Tính góc ma sát trung bình:
tb 0
φ 25,5.12,7 7,15.4,5 5,5.7,5 7.6,5 15,7.2,1
=> α = = = 3,6
4 4.(12,7 4,5 7,5 6,5 2,1)
Kích thước đáy khối qui ước:
𝐿 = (3,5 + 2 ×𝐷
2) + 2𝐻 𝑡𝑎𝑛 𝛼 = (3,5 + 2 ×0,35
2 ) + 2 × 33,3 𝑡𝑎𝑛 3 , 6 = 8(𝑚) 𝐵 = (2,25 + 2 ×𝐷
2) + 2𝐻 𝑡𝑎𝑛 𝛼 = (2,45 + 2 ×0,35
2 ) + 2 × 33,3 𝑡𝑎𝑛 3 , 6 = 6,8(𝑚) Với L ,B là khoảng cách 2 mép ngoài của dãy cọc;
H = 24.8m là chiều cao từ đáy đài đến mũi cọc .
Trọng lượng tiêu chuẩn của khối móng qui ước trong phạm vi chiều cao đài:
𝑁 = 𝐿 . 𝐵 . ℎ . 𝛾 = 8 × 6,8 × 1,2 × 48,5 = 3259,2(𝑘𝑁) - Trọng lượng của khối quy ước kể từ đế đài đến chân cọc
tc
N2 = LM.BM.i.hi = 8.6,8.( 12,7.18,5+4,5.18,5+7,5.16,8+6,5.18,3+2,1.18,7) = 30481(kN)
- Trọng lượng của cọc trong khối quy ước :
tc
N3 = nc.fc.cọc.Lc=10.0,352.33,3.25= 1019,8 kN -Trọng lượng khối móng quy ước:
N = Nqutc 1tc + N2tc + N3tc = 3259,2+30481+1019,8= 34760 kN - Tải trọng tại đáy khối qui ước:
Ntc = Notc + N = 5238,8+34760= 39998,8 (kN) qutc
+ Mô men tiêu chuẩn tương ứng tại trọng tâm đáy khối móng quy ước:
Mxđtc = Moxtc + Qoytc. (lc + hd )= 288+1,1.34,5 = 325,15 kNm Myđtc = Moytc + Qoxtc. (lc + hd )= 1,57+24,5.34,5 = 846,8 kNm Độ lệch tâm:
𝑒 = = ,
, = 0,096(𝑚);
𝑒 = = ,
, = 0,43(𝑚) - Áp lực tiêu chuẩn ở đáy móng khối quy ước do tải trọng tiêu chuẩn:
± . ± . , ± . , ± . ,
𝜎max = 761,2 𝑘𝑃𝑎; 𝜎min = 656,4𝑘𝑃𝑎; 𝜎tb = max min= 708,8𝑘𝑃𝑎 - Cường độ tính toán của đất ở đáy khối móng quy ước:
'
1 2
M M II M II II
tc
R = m m A.B .γ + B.H .γ + D.C k
Trong đó :
ktc = 1 vì các chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo số liệu thí nghiệm trực tiếp đối với đất.
70
SVTH : PHẠM XUÂN SỸ LỚP : 16XN m1 = 1,2
m2= 1,0 vì công trình là khung bê tông cốt thép là kết cấu mềm b = 6,8 (m): bề rộng của đáy móng.
A, B, D trị số tra bảng 3-2 dựa theo trị số =15,7 ở đáy khối quy ước A = 0,35; B = 2,42; D = 4,96
Trọng lượng riêng đất dưới đáy khối quy ước: II = 18,7 (kN/m3).
Trọng lượng riêng đất từ đáy khối quy ước trở lên: 'II = 18,1 (kN/m3)
CII - Trị tính toán thứ hai của lực dính đơn vị của đất nằm trực tiếp dưới khối quy ước, CII = 12kPa
𝑅 = 𝑅 = (𝐴. 𝐵 . 𝛾 + 𝐵. 𝐻 . 𝛾 + 𝐷. 𝐶 )
=1,2.1
1 (0,35.7.18,7 + 2,42.34,58.18,1 + 4,96.12) = 1944(𝑘𝑁/𝑚 ) Kiểm tra điều kiện áp lực tại đáy khối móng quy ước:
𝑝 = 708,8(𝑘𝑁/𝑚 ) < 𝑅 = 1944𝑘𝑁/𝑚 ) Vậy nền đất dưới mũi cọc đảm bảo điều kiện áp lực.
Độ lún của nền móng cọc được tính theo độ lún của nền móng khối quy ước 5.3.2. Tính toán nền móng theo điều kiện biến dạng:
Ta có thể tính toán được độ lún của nền theo qua niệm nền biến dạng tuyến tính.
Trường hợp này đất từ chân cọc trở xuống có độ dày lớn, đáy của khối quy ước có diện tích bé nên ta dùng là nửa không gian tuyến tính để tính toán.
+ Xác định ứng suất bản thân tại đáy khối quy ước
bt 2
Z h i hi 12,7.18,5 4,5.18,5 7,5.16,8 6,5.18,3 2,1.18,7 602,42( kN / m )
+ Xác định ứng suất gây lún ở đáy khối quy ước :
gl z=H = tctb-tcbt= 708,8-602,42=106,38 (Kpa) < btZ h/5
=> không cần tính lún
Vậy độ lún của khối móng quy ước thỏa mãn điều kiện lún cho phép.
5.4. Tính toán độ bền và cấu tạo móng.
5.4.1. Vật liệu.
- Bêtông B20 có Rb = 11,5 MPa, Rbt = 0,9 MPa - Thép CII có Rs = 280 MPa
- Đài cọc có các thanh thép chờ để đổ cột . Lớp Bêtông lót đáy đài, giằng dùng vữa ximăng, cát, gạch vỡ hoặc đá 4x6, cấp bền B7,5 dày 100mm
71
SVTH : PHẠM XUÂN SỸ LỚP : 16XN 5.4.2. Kiểm tra móng theo điều kiện chọc thủng.
Lực truyền lên các cọc trong đài:
Cọc số Tọa độ x Tọa độ y P
1 -1,05 0,95 568,5
2 0 0,95 639,5
3 1,05 0,95 710,6
4 -1,575 0 532,7
5 -0,525 0 603,8
6 0,525 0 674,8
7 1,575 0 745,9
8 -1,05 -0,95 568,0
9 0 -0,95 639,0
10 1,05 -0,95 710,1
5.4.2.1. Kiểm tra cột chọc thủng đài
Chọn vật liệu đài cọc:
Dùng bê tông B25 có Rb = 14,5 MPa ; Rbt = 1,05 MPa Dùng cốt thép nhóm CII có Rs = 280 MPa
Xác định chiều cao đài cọc theo điều kiện chọc thủng:
72
SVTH : PHẠM XUÂN SỸ LỚP : 16XN
Chọc thủng của cột đối với đài ( quan niệm tháp chọc thủng bất kì)
𝑐 = 1,65 > 0,5ℎ = 0,5(1,2 − 0,2) = 0,5 ⇒ 𝛼 = 3,35
𝑐 = 0,425 < 0,5ℎ = 0,5(1,2 − 0,2) = 0,5 ⇒ 𝛼 = 3,35 𝑃 ≤ [𝛼 (𝑏 + 𝑐 ) + 𝛼 (𝑙 + 𝑐 )]ℎ . 𝑅
= [3,35(0,7 + 0,425) + 3,35(0,7 + 1,65)]1.1,05.10 = 9078(𝑘𝑁) 𝑃 = 𝑃, , , , , = 3977,9(𝑘𝑁)
=> Đài không bị chọc thủng.
Chọc thủng cho cọc ở góc : - Điều kiện kiểm tra:
3 2 1 1 1 2 2 o bt
P 0,5[ .(b 0,5.c ) (b 0,5.c )]h .R
Trong đó:
+ Rbt = 1,05 MPa
+ c1 = 1,05 m, c2 = 0,425 m: lần lượt khoảng cách từ mép cột gần nhất đến mép trong của cọc biên
+ b1 = b2= 0,6 m: khoảng cách từ các cạnh trong của cọc biên đến mép ngoài của đài cọc + ho = hd – abv = 1,2 - 0,2 = 1,0 (m)
73
SVTH : PHẠM XUÂN SỸ LỚP : 16XN Ta có:
+ 0,5h0 = 0,5.1,0 = c1 = 0,5m 1 3,35
+c2 = 0,5m 2 3,35
3 2 1 1 1 2 2 o bt
P 710,6 0,5[ .(b 0,5.c ) (b 0,5.c )]h .R
⇒ 710,6 ≤ 0,5[3,35. (0,6 + 0,5.1,05) + 3,35. (0,6 + 0,5.0,425)].1,0.10
71 0, 6 3245(K N)
Vậy đài không bị chọc thủng do cọc ở góc
Kiểm tra điều kiện cường độ trên tiết diện nghiêng theo lực cắt.
Điều kiện kiểm tra: Q. . . ( )bh R kNo bt
Trong đó:
+ Q là tổng phản lực của các cọc nằm ngoài tiết diện.
+ b là bề rộng của đài.
+ h0 là chiều cao hữu ích của đài , h0 hd a
+ là hệ số không thứ nguyên.
+ Rbt 1050(kPa) là cường độ tính toán chịu kéo của bê tông.
-Kiểm tra tiết diện 1-1:
Lực cắt: Q P 3,6,7,102841,4kN
c = 1,05(m) >0,5ho = 0,5(m) 1, 56 -Khả năng chống cắt :
1,56.2,75.1,05.1050 5073,7
c kN
Q2841,4 c 5073,7kN Đạt.
Vậy chiều cao đài đảm bảo.
5.5. Tính toán thép.
- h = 1,2m, h0 = 1,0m
- Coi cánh đài móng như 1 công xôn ngàm ở mép cột chịu tác dụng của các lực tập trung là các phản lực đầu cọc.
74
SVTH : PHẠM XUÂN SỸ LỚP : 16XN 5.5.1. Tính toán thép chịu momen mặt ngàm I-I.
+ Mô men tương ứng với mặt ngàm I-I
MI = 0,175.P6+0,7.(P2+P10)+1,225.P7
I
M 2007,7 kNm
𝛼 = 𝑀
𝑅 . 𝑏. ℎ = 2007,7
11500 × 2,75 × 1 = 0,06 0,5 (1 (1- 2 m) 0,5 (1 1- 2 0,06) 0,97
Diện tích tiết diện ngang thép chịu mômen MI
𝐴 =
. = , .
, . . = 73,92𝑐𝑚 + Số thanh cốt thép:
Chọn 20 22 a130 có As = 75,99(cm2 )
+ Chiều dài thanh thép theo phương x. Chiều dày lớp bảo vệ cốt thép a' = 30 mm.
l’ l 2a’ 4000 2 30 3940 mm
5.5.2. Tính toán thép chịu momen mặt ngàm II-II.
+ Mô men tương ứng với mặt ngàm II-II MII = r2 (P1+ P2+ P3 )
r 0,6(m)1
MI0,6.1918,6 1151,2 kNm
𝛼 = 𝑀
𝑅 . 𝑏. ℎ = 1151,2
11500 × 4 × 1 = 0,0227
75
SVTH : PHẠM XUÂN SỸ LỚP : 16XN 0,5 (1 (1- 2 m) 0,5 (1 1- 2 0,0227 0,99
Diện tích tiết diện ngang thép chịu mômen MII
𝐴 = 𝑀
𝜁. 𝑅 ℎ = 1151,2.10
0,99.280.1000 = 41,53𝑐𝑚 + Số thanh cốt thép:
Chọn 20 18 a200 có As = 50,9(cm2 )
+ Chiều dài thanh thép theo phương x. Chiều dày lớp bảo vệ cốt thép a' = 30 mm.
l’ l 2a’ 2750 2 30 2690 mm
- Do mô men trên mặt ngàm I-I lớn hơn mặt ngàm II-II nên cốt thép dọc theo trục X được đặt ở dưới, cốt thép dọc theo trục Y được đặt ở trên.
TÍNH TOÁN TƯỜNG TẦNG HẦM
Tính toán thép tường tầng hầm