Thiết kế móng cọc dãy cột giữa

Chương 6 TÍNH TOÁN NỀN MÓNG KHUNG TRỤC 15

7.4. Thiết kế móng cọc dãy cột giữa

Ta chọn thiết kế cọc cho 15B (móng dưới cột C6 Cột kích thước bxh = 25x50 cm) 7.4.1. Tổ hợp tải trọng:

Tải trọng tác dụng đến đỉnh đài móng 15B (móng dưới cột C6),được lấy từ bảng tổ hợp nội lực của khung

tt tc

0 0

tt tc

0 0

tt tc

0 0

N 166, 7 T N 138,83T

Q 5, 48T Q 4,56T

M 14, 22T.m M 11,83 T.m

     

 

    

 

     

 

7.4.2. Xác định chiều sâu đặt đáy đài và chọn loại cọc:

Cọc đƣợc ép xuống bằng máy ép thuỷ lực có khoan dẫn xuống độ sâu -17,35m, (tính từ cốt thiên nhiên). Ngàm cọc vào đài 0,15m bằng cách đập bê tông đầu cọc cho cốt thép chủ của cọc ngàm chặt vào đài 0,3m

Chọn chiều sâu đặt đế đài: h = 1,5m (Nằm vào lớp đất 2). Chiều cao đài h=0,8m Làm lớp vữa lót bê tông xi măng B10 đá 4x 6 dày 10cm dưới đáy đài.

7.4.3. Tính sức chịu tải của cọc

6.1.2.1 Theo điều kiện vật liệu làm cọc

PVL = .(Ra.Fa + Rb.Fb) Rb = 115 KG/cm2

Fb = 30. 30 = 900 cm2 Ra = 2800 kG/cm2 Fa = 15,2cm2 (4 22)

Pvl = 1.(2800. 15,2 + 115. 900) = 146060 KG = 146,1 (T) 6.1.2.2 Theo điều kiện đất nền

Mũi cọc tỳ lên lớp cát vừa nên cọc làm việc theo sơ đồ cọc ma sát. Sức chịu tải của cọc theo đất nền xác định theo công thức:

Pđ = m.(mR. R. F+ u.

n

f i i i 1

m f .h

 ). (7-2) Trong đó: m = 1: Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất.

mR, mf = 1: Hệ số điều kiện làm việc của đất, tra trong bảng 5-5 giáo trình Nền và móng - Trường Đại học kiến trúc Hà Nội.

U: chu vi tiết diện ngang cọc.

li: chiều dày của lớp đất thứ i tiếp xúc với cọc.

fi: cường độ tính toán của ma sát thành lớp đất thứ i với bề mặt xung quanh cọc, tra bảng 5-4 SGK Nền và móng có nội suy.

F: diện tích tiết diện ngang cọc.

Cường độ tính toán của đất ở mũi cọc với độ sâu H = - 17,35m (Kể từ cốt thiên nhiên).Tra bảng 5-2 giáo trình Nền và móng, đối với cát hạt vừa vừa nội suy có:R = 459 (T/m2)

Cường độ tính toán của đất theo mặt xung quanh:

Chia nền đất thành các lớp phân tố có chiều dày hi  2m. (Zi và H tính từ cốt thiên nhiên). Sơ đồ xác định sức chịu tải của cọc theo đất nền nhƣ hình sau:

Tra bảng 5 - 3 giáo trình Nền - Móng (có nội suy) ta có:

Lớp đất Điểm li zi Is fi fi.li

2 1 1 2

0,455 30 30

2 1,5 3,25 24,14 38,16

3

3 1,5 4,75

1,714

0 0

4 1,5 6,25 0 0

5 1,5 7,75 0 0

6 1,5 9,25 0 0

4 7 1,5 10,75

0,25 56,4 84,6

8 2 12,5 58,5 117

5 9 1,5 14,25

Á cát 50,3 75,45

10 1,5 15,75 51,8 77,7

6 11 0,85 16,925 Cát hạt vừa 52,9 44,97

15,85 467,9

. 467,9 46,8 f li i  kN  T



 2   

1. 1.459.0,3 0,3.4.46,8 97,5

Pd    T

Sức chịu tải cho phép của cọc theo điều kiện đất nền là :

 

' d

d tc

P 97,5

P 60, 6 T

K 1, 4

  

Có P’đ = 69,6 T < Pv = 146,1 T. Nên lấy P’đ để đƣa vào tính toán.

7.4.4. Xác định số lượng cọc trong móng

Áp lực tính toán giả định tác dụng lên đế đài do phản lực đầu cọc gây ra::

tt v 2

2 2

P 60,6

p 85,94(T / m )

(3.d) (3.0,3)

   Giả thiết trọng lƣợng thể tích trung bình của đài và đất trên đài là tb = 2 T/m3 Diện tích sơ bộ đáy đài:

tt

2 0

tt tb

N 166, 6

F 2, 02(m )

85,94 2.1,5.1,1

p .h.n

  

   Trọng lƣợng của đài và đất trên đài:

Nđtt = n. Fđ. h. tb = 1,1x 2,02x 1,5x 2 = 6,67 (T) Lực dọc tính toán đến cốt đế đài:

Ntt = N0tt + Nđtt = 166,6+ 6,67 = 173,3 (T).

Số lƣợng cọc sơ bộ: c tt

v

N 173,3

n 2,8

P 60, 6

   cọc.

Vì móng chịu tải lệch tâm nên lấy số cọc nc’ = 4 cọc.

Bố trí các cọc móng cột trục B trong mặt bằng nhƣ hình sau :

7.4.5. Kiểm tra móng cọc

6.1.2.3 Kiểm tra sức chịu tải của cọc Giả thiết chiều cao đài là: hđ = 0,8m.

Diện tích đế đài thực tế:

Fđ’ = 1,5.1,8 = 2,7 m2.

Trọng lƣợng tính toán của đài và đất trên đài thực tế:

N’đtt = n.F’đ. h. tb = 1,1x 2,7x 1,5x 2 = 7,92 (T).

Lực dọc xác định đến cốt đế đài thực tế:

Ntt1 = N0tt + Nttđ = 166,6 +7,92 = 174,62 (T).

Mômen tính toán xác định tương ứng với trọng tâm diện tích tiết diện các cọc tại đế đài:

Mxtt = Mx +Qtt. Hđ = 14,02+ 5,48 x 0,8 = 18,58(T.m).

Lực dọc truyền xuống các cọc dãy biên:

tt tt

tt 1tt max max

max ' n n 2 2

2 2

min c i i

i 1 i 1

M .x M .y

N 174,62 18,58.0, 45 0.0, 45

P n 4 4.0, 45 4.0, 45

x y

 

     

 

.

Pttmax = 56,56 (T).

Pttmin = 32,3 (T).

Trọng lƣợng tính toán của cọc:

Pc = 0,3x 0,3x 15,85 x 2,5x 1,1 = 3,92 (T).

Ở đây: Pttmax + Pc = 56,56+3,92 = 60,47 (T) < Pv = 60,6(T). Thoả mãn điều kiện lực max truyền xuống dãy cọc biên và Pttmin = 32,3 > 0 nên không phải kiểm tra theo điều kiện chống nhổ.

6.1.2.4 7.4.6. Kiểm tra cường độ đất nền

Độ lún của nền móng cọc đƣợc tính theo độ lún của nền khối móng quy ƣớc có mặt cắt là: abcd.

Trong đó: tb 4

   .

1 1 2 2 n n

tb

1 2 n

.h .h .... .h 18.2,5 15.6 25.3,5 28.3 35.0,85

21, 21

h h ... h 2,5 6 3,5 3 0,85

         

   

      

21, 21 o

4 5,3

  

Chiều dài khối móng quy ƣớc:

LM = L+2H. tg

0, 3  

0, 45.2 2. 2.15,85. 5, 3 4,14

2 tg m

    

Chiều rộng khối móng quy ƣớc:

BM = B+2H. tg

0,3  

0,9 2. 2.15,85. 5,3 4,14

2 tg m

    

Chiều cao khối móng quy ƣớc:

HM = 17,35 (m)

6. Xác định trọng lƣợng của khối móng quy ƣớc - Trị tiêu chuẩn của cọc dài 16m

Nctc= 16.0,3.0,3.2,5 = 3,6(T)

- Trong phạm vi từ đế đài trở lên có thể xác định theo công thức:

N1c = LM .BM . h. tb = 4,14.4,14.1,5.2 =51,42 (T)

- Trọng lƣợng của lớp 2 sét pha trong phạm vi từ đế đài đến hết lớp sét pha (trừ đi phần thể tích bị cọc chiếm chỗ):

N2c=(4,14.4,14.2,5-2,5.0,3.0,3.4).1,9= 79,7 (T).

- Trọng lƣợng của 4 đoạn cọc trong phạm vi lớp 2

c

Nc2 2,5.0,3.0,3.2,5.42, 25(T) - Trọng lƣợng của lớp 3

N3c = (4,14x 4,14x 6 – 6x 0,3x 0,3x 4)x 1,82 = 183,23(T) - Trọng lƣợng của 4 đoạn cọc trong phạm vi lớp 3

c

Nc3 0,3.0,3.2,5.6.415, 4(T) - Trọng lƣợng của lớp 4

N4c = = (4,14x 4,14x 3,5 – 3,5x 0,3x 0,3x 4)x 1,88 = 110,4 (T) - Trọng lƣợng của 4 đoạn cọc trong phạm vi lớp 4

c

Nc4 0,3.0,3.2,5.3,5.43,15(T) - Trọng lƣợng của lớp 5

N5c = = (4,14x 4,14x 3 – 3x 0,3x 0,3x 4)x 1,86 = 93,63(T) - Trọng lƣợng của 4 đoạn cọc trong phạm vi lớp 5

c

Nc5 0,3.0,3.2,5.3.42, 7(T) - Trọng lƣợng của lớp 6

N5c = = (4,14x 4,14x 0,85 – 0,85x 0,3x 0,3x 4)x 1,92 = 27,38 (T) - Trọng lƣợng của 4 đoạn cọc trong phạm vi lớp 6

c

Nc5 0,3.0,3.2,5.0,85.40, 77(T)

 Trọng lƣợng của khối móng quy ƣớc:

Ncqƣ = N1c + N 2c + Nc2c + N3c + Nc3c + N4c + Nc4c + N5c + Nc5c+ N6c + Nc6c

= 51,42+79,7+2,25+183,23+5,4+110,41+3,15+93,63+2,7+27,38+0,77=560,04 (T).

- Lực dọc tiêu chuẩn xác định đến đáy khối quy ƣớc:

NKtc = N0tc+ Nqƣc =

tt c

o qu

N 166,6

N 560,04 698,9

1, 2   1, 2   (T).

- Mômen tiêu chuẩn tương ứng tại trọng tâm đáy khối quy ước:

MKtc = M0c + H0c. H =

tt tt

o o

M H 12, 03 4, 42

H .17,35 73,93(T.m).

1, 2 1, 2  1, 2  1, 2 

Độ lệch tâm:

c K c

K

M 73,93

e 0,11(m)

698,9 N

   - Áp lực tiêu chuẩn tại đáy khối quy ƣớc:

c cK

max M M M

min

N 6.e 698,9 6.0,11

. 1 . 1

L .B L 4,14.4,14 4,14

   

       .

c 2

max 47,3(T / m )

 

c 2

min 34,3(T / m )

 

c 2

tb 40,8(T / m )

 

- Cường độ tính toán của đất ở đáy khối móng quy ước:

 ' 

1 2

M M II M II II

tc

R m .m . 1,1.A.B . 1,1.B.H . 3D.C

 K    

Trong đó: Ktc = 1 (vì các chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo số liệu thí nghiệm trực tiếp).

Tra bảng: 2 -2 giáo trình Nền và Móng có:

m1 = 1,4; m2 = 1 (Vì công trình không thuộc loại tuyệt đối cứng).

II = 35o tra bảng 2 -1 giáo trình Nền và móng ta có:

A = 1,68; B =7,73; D = 9,6,II = 1,92 (T/m3).

i i

' 3

II

i

h . 1 1, 6 3 1,9 6 1,82 3,5 1,88 3.1,86 0,85.1,92

1,85T / m

h 1 3 6 3,5 3 0,85

         

   

    

 

  2

M

1, 4.1

R . 1,1.1,68.4,14.1,92 1,1.7,73.17,35.1,85 3.9,6.0,3 414,8(T / m ).

 1   

1,2.RM = 1,2x 414,8 = 497,7(T/m2).

Thoả mãn điều kiện: cmax 47,3(T / m )2 < 1,2.RM = 497,7(T/m2).

c 2

tb 40,8(T / m )

  < RM = 414,8 (T/m2).

Vậy có thể tính toán đƣợc độ lún của nền theo quan niệm nền biến dạng tuyến tính. Trường hợp này đất từ mũi cọc trở xuống có chiều dày lớn, đáy của khối móng quy ƣớc có diện tích bé nên dùng mô hình nền nửa không gian biến dạng tuyến tính để tính toán. Tính toán theo phương pháp phân tầng lấy tổng.

6.1.2.5 7.4.7. Kiểm tra l n của móng cọc

Ứng suất bản thân tại đáy khối móng quy ƣớc:

bt 2

z 13,35 1.1,6 3.1,9 6.1,82 3,5.1,88 3.1,96 0,85.1,92 32,01(T / m )

        .

Ứng suất gây lún ở đáy khối móng quy ƣớc

glz 0     ctb bt 40,8 32,01 8,76(T / m )  2

Chia nền đất dưới đáy khối móng quy ước thành các lớp phân tố có chiều dày bằng nhau: i BM 4,14

h 1,04(m)

4 4

   . Vậy chia các lớp dưới đáy móng thành các lớp có chiều dày 1m

Kết quả tính toán độ lún của các lớp phân tố đƣợc ghi trong bảng 7-1.

Bảng 7-1: Kết quả tính lún lớp phân tố.

Điểm Z (m) 2Z/Bm Lm/Bm Ko z

gl

(T/m2)

zbt

(T/m2)

1 0 0

1,00

1,000 8,76 32,01

2 1 0,483 0,942 8,26 33,93

3 2 0,966 0,759 6,65 35,85

4 3 1,449 0,572 5,01 37,77

5 3,95 1,908 0,430 3,77 39,60

6 4,95 2,391 0,300 2,62 41,52

Giới hạn nền lấy đến điểm 2 ở độ sâu 2 m kể từ đáy khối quy ƣớc. Thoả mãn điều kiện zgl = 6,65 < 1 zbt 38,85

5  5 . Sơ đồ tính lún nhƣ hình vẽ Độ lún của nền: 5 glzi i

i 1 i

S . .h

 E

   Lấy  = 0,8

   

gh  

1 8,76 6,65

S 0,8.1. 8,26 0,007 m 0,7 cm

31000 2 2

S S 8 cm

 

     

 

Điều kiện độ lún tuyệt đối đƣợc thoả mãn. Trong phạm vi các móng thuộc trục này, điều kiện địa chất của đất dưới các móng ít thay đổi, tải trọng căn bản là giống nhau do vậy độ lún lệch tương đối giữa các móng trong trục này đảm bảo không vượt quá giới hạn cho phép, còn độ lún lệch tương đối giữa các móng trong trục này và các móng thuộc trục khác sẽ đƣợc kiểm tra khi tính toán đƣợc độ lún cho các móng thuộc trục khác.

7.4.8. Tính toán thép đài móng

Lấy lớp bê tông bảo vệ h = 15cm 6.1.2.6 Kiểm tra chọc thủng

Xác định chiều cao đài cọc theo điều kiện chọc thủng: vẽ tháp chọc thủng thì đáy tháp nằm ra ngoài trục các cọc. Nhƣ vậy đài cọc không bị chọc thủng, nên điều kiện chọc thủng đƣợc đảm bảo.

Hình 6-2. Kiếm tra chọc thủng cho móng Tính toán cốt thép móng

Sơ đồ mặt ngàm móng trục B nhƣ hình sau

Hình 6-3. Sơ đồ mặt ngàm móng trục B - Mômen tương ứng với mặt ngàm I - I.

MI = r1.(P2+ P4) Trong đó: P2= P4 =Pmax = 56,56 (T)

 MI = 0,4.2.56,56= 44,79 (T.m) - Mômen tương ứng với mặt ngàm II - II.

MII = r2.( P3+ P4).

 MII = 0,336.(56,56+30,75) = 29,33 (T.m).

Diện tích cốt thép chịu mômen MI - I:

5 2

a1 1

0 a

M 44, 79x10

F 27,34cm

0,9.h .R 0,9.65.2800

  

i

i

iI iI

Chọn 11 18 Fa= 27,9 cm2, a = 130cm, chiều dài mỗi thanh: 1,75 m Diện tích cốt thép chịu mômen MII - II:

a2 '2 5  2

0 a

M 29,33.10

F 17,9 cm

0,9.65.2800 0,9.h .R

  

Chọn 12 14 Fa= 18,47 cm2, a = 140cm Chiều dài mỗi thanh: 1,45 m