1. Đặc điểm thiết kế
Công trình đ-ơc đặt trên nền đất yếu xen giữa các công trình đã có sẵn xung quanh.
Yêu cầu về thiết kế móng là phải chịu đ-ợc tải trọng lớn và chịu kháng chấn. Độ lún cho phép phải bé và hạn chế lún lệch của công trình.
Hiện nay, có các giảipháp móng thông dụng là móng nông (móng đơn, móng băng, móng bè), móng cọc (móng cọc đóng, móng cọc ép) và móng cọc khoan nhồi . Ph-ơng pháp móng nông tỏ ra không phù hợp với nhà cao tầng có mặt bằng bé, tải trọng lớn và chịu kháng chấn. Nếu sử dụng móng bè thì việc tính toán còn rất phức tạp và kết quả tính toán có độ tin cậy không cao.
Với công trình xây chen yêu cầu thi công không gây chấn động thì móng cọc đóng cũng là ph-ơng án không phù hợp.
-42.00
1500
2 1
3
4
5
6 -1.500
§Êt lÊp
Sét pha ,dẻo mềm
Cát pha ,dẻo
Cát bụi ,chặt vừa
Cát hạt nhỏ,chặt vừa
Cát cuội sỏi,rất chặt
650012000700015000
0.000
-8.000
-20.00
-27.00
SVTH: Dương Ngọc Linh 89
Nh- vậy , còn hai ph-ơng án móng cọc ép và móng cọc khoan nhồi là có thể sử dụng hợp lý. Để lựa trọn hai giải pháp móng này, ta tiến hành so sánh hai ph-ơng án mãng.
2. So sánh ph-ơng án móng 2.1 Ph-ơng án móng cọc ép:
* ¦u ®iÓm:
- Không gây chấn động mạnh do đó thích hợp với công trình xây chen.
- Dễ thi công, nhất là với đất sét và á sét mềm. Các thiết bị công nghệ phổ biến.
- Giá thành rẻ hơn so với ph-ơng án cọc khoan nhồi.
* Nh-ợc điểm :
- Tiết diện cọc nhỏ do đó sức chịu tải của cọc không lớn, với công trình cao tầng nền
đất yếu, nội lực ở chân cột lớn do đó số l-ợng cọc sẽ lớn.
- Từ việc phân tích các lớp địa chất ta thấy rằng chiều sâu của lớp đất tốt (lớp sỏi) nằm ở độ sâu 42m. Nếu đặt móng cọc nên lớp đất thứ 5 (lớp cát hạt nhỏ, chặt vừa chiều dày 15m ), cọc làm việc bằng ma sát là chủ yếu, thì độ tin cậy của móng sẽ thấp hơn khi yêu cầu kết cấu móng của công trình cao. Còn nếu đ-a cọc đến lớp cuội sỏi ,chặt thì ép cọc qua lớp cát mịn chặt dày 15m là khó khăn.
D-ới đây thử tính toán với cọc ép khi đặt cọc sâu vào lớp cát 5m .độ sâu tại mũi cọc là 39m.
Chọn chiều dài và tiết diện cọc
Từ đặc điểm địa chất thuỷ văn và kích th-ớc của cột ta chọn kích th-ớc móng cọc nh- sau:
Chọn cọc 30 30cm, mác bê tông 300
Dự kiến ép cọc vào lớp đất thứ 5 cát hạt nhỏ ở trạng thái chặt vừa 1 đoạn là 5 m,tức đạt độ sâu 32m so với mặt đất tự nhiên.Nh- vậy chiều dài cọc sẽ ép đ-ợc tính bắt đầu từ đáy đài tới độ sâu thiết kế cộng với khoảng ngàm vào đài là phần
®Ëp bá.
Chọn khoảng ngàm vào đài là 10cm và phần đập đầu cọc là 50cm.Vậy chiều dài cọc đ-ợc ép là: L=32-3-1,6+0,1+0,5=28 m; Chiều dài tính toán của cọc là Ltt=32 - 3-1,6=27,4m.
Xác định sức chịu tải của cọc:
SVTH: Dương Ngọc Linh 90 Theo vật liệu làm cọc:
PVL = m ( Rb.Fb + Rs.As) Trong đó:
m-hệ số điều kiện làm việc phụ thuộc vào loại đài cọc và số cọc trong móng Giả thiết số cọc trong đài 11 20 cọc và với móng cọc đài thấp m = 1,0 Vật liệu làm cọc: bê tông mác 300, Rb = 130kg/cm2
ThÐp nhãm AII , Rs = 2800kg/cm2 Thép trong cọc: 4 20 As = 12,56 cm2
P = 1,0 (130 30 30 + 2800 12,56) = 150912(kg)=150,91(tÊn) Theo đất nền:
*.Sức chịu tải trọng nén của cọc ma sát đ-ợc tính theo ph-ơng pháp thống kê
P® = 1 2
1
. . . . .
n i i i
m u h F R
Trong đó:
m: hệ số điều kiện làm việc của cọc, ta tra theo bảng với giả thiết số l-ợng cọc là 11 20 và với móng cọc đài thấp: m = 1
1:hệ số kể đến ảnh h-ởng của các ph-ơng pháp hạ cọc đến ma sát giữa đất và cọc,
2:hệ số kể đến ảnh h-ởng của các ph-ơng pháp hạ cọc đến sức chịu tải của đất tại mũi cọc sát giữa đất và cọc.Cọc vuông hạ bằng ph-ơng pháp ép 2= 1=1
u: chu vi của cọc u = 0,30.4 = 1,2m F: diện tích cọc F = 0,30.0,30 = 0,09m2
R: c-ờng độ giới hạn đơn vị trung bình của lớp đất ở mũi cọc, phụ thuộc lớp đất và chiều sâu của mũi cọc.Tra theo bảng: Độ sâu mũi cọc Z = 32m,mũi cọc đặt ở lớp cát hạt nhỏ chặt vừa R = 392 t/m2.
i:lực ma sát giới hạn trung bình của mỗi lớp đất,phụ thuộc vào loại đất, tính chất của đất và chiều sâu trung bình của mỗi lớp đất,lấy theo bảng.
hi:chiều dày mỗi lớp đất mà cọc đi qua (lấy hi 2m).
SVTH: Dương Ngọc Linh 91
Sơ đồ trọng tâm các lớp đất.
Pgh=1. 0,3.4.95,11+0,3.0,3.392 = 149,4 tÊn ( PVL = 150,91 tÊn )
28m
0.000
-8.000
-20.00
-27.00
-4.600
170017002000200020002000200020001800180018001600180016001600 5.45m7.15m 9m 11m 13m15m 17m 19m20.9m 22.7m 24.5m26.2m 27.9m 29.6m31.2m
2 1
3
4
5 -1.500
15006500120007000
Lớp đất hi (m) Zi (m) i (kpa) hi i (KN/m)
SÐt pha 1,7 5,45 10.7 18.19
SÐt pha 1,7 7,15 10.8 18.36
Cát pha 2,0 9 22.75 45.5
Cát pha 2,0 11 23.1 46.2
Cát pha 2,0 13 23.6 47.2
Cát pha 2,0 15 24 48
Cát pha 2,0 17 24.4 48.8
Cát pha 2,0 19 24.8 49.6
Cát bụi 1,8 20,9 41.6 74.88
Cát bụi 1,8 22,7 42.8 77.04
Cát bụi 1,8 24,5 43.4 78.12
Cát bụi 1,6 26,2 44.7 71.52
Cát hạt nhỏ 1,8 27,9 64 115.2
Cát hạt nhỏ 1,6 29,6 65.8 105.28
Cát hạt nhỏ 1,6 31,2 67 107.2
SVTH: Dương Ngọc Linh 92 P®= Pgh/1,4=106,7 (tÊn)
*. Xác định theo theo nghiệm xuyên tĩnh CPT :
Loại đất hi qci k qcm
(Kpa)
qci qci .hi
SÐt pha 3,4 2091 - 30 - 69,7 236,98
Cát pha 12 2597 - 40 - 64,93 779,16
Cát bụi 7 4236 - 100 - 42,36 296,52
Cát hạt nhỏ 5 5075 0,5 100 5075 50,75 253,75 Suy ra: Pgh= mui cm qci. i
P Pxq Kq F u h
=0,5.5075.0,3.0,3+4.0,3.(236,98+779,16+296,52+253,75)=2108(kN) 2108
843 84,3 t
2,5 2,5
gh CPT
P P kN
*.Xác định theo thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT:
P 1
. . .
SPT 2,5 m N Fm c n u N hi i
Với m=400; n=2 đối với cọc Ðp.
Nm=26,4
Suy ra sức chịu tải của cọc:
P 1 2
. 400.26, 4.0,3 2.4.0,3(8.3, 4 11,7.12 16,1.7 26, 4.5) 776
SPT 2,5 kN
Vậy :sức chịu tải của cọc =min(PVL, Pđ, PCPT, PSPT)= PSPT =77,6(t)
Lực dọc tính toán lớn nhất tại chân cột C2 là 492,779 (tấn) từ bảng tổ hợp Số cọc tính theo tải trọng tính toán d-ới chân cột là 492, 7991, 2
77, 6
n =9,1(cọc)
2.2 Ph-ơng án móng cọc khoan nhồi
* ¦u ®iÓm :
- Có thể khoan đến độ sâu lớn cắm sâu vào lớp cuội sỏi
SVTH: Dương Ngọc Linh 93
- Kích th-ớc cọc lớn, sức chịu tải của cọc rất lớn, chịu tải trọng chấn động tốt độ lún bé, đảm bảo yêu cầu cao của kết cấu móng. Sử dụng phù hợp với các loại đất yếu - Không gây chấn động trong quá trình thi công.
* Nh-ợc điểm :
- Thi công phức tạp, cần phải có thiết bị chuyên dùng nh- máy khoan, các thiết bị kiÓm tra
- Giá thành t-ơng đối cao. Yêu cầu về trình độ thi công cọc khoan nhồi 2.2.1 Lựa chọn
Qua sự phân tích so sánh , ta thấy rằng ph-ơng án kết cấu móng cọc khoan nhồi là hợp lý hơn cả. Đảm bảovề yêu cầu có thể thi công đ-ợc; đảm bảo về chất l-ợng của móng và khả năng chịu tải, nhất là chịu chấn động của kết cấu móng. Thoả
mãn yêu cầu về độ biến dạng của hệ kết cấu, độ lún nhỏ. Vậy chọn ph-ơng án kết cấu móng là móng cọc khoan nhồi .Đối với mỗi loại cột biên hay cột giữa , ta chọn từ bảng tổ hợp ra nội lực chân cột lớn nhất để tính. Cột trục C-2 có lực dọc chân cột lớn nhất là 492,799 T, do đó sử dụng cọc nhồi đ-ờng kính 1,0 m
Chiều sâu chôn đài chọn sơ bộ hđ = 2,2 m.
Chiều dài cọc là 38,8 m kể từ đáy đài, phần cọc ngàm vào lớp đất sỏi là 2 m.
Cột trục D-2 có lực dọc chân cột là 446,093 T , sử dụng cọc nhồi đ-ờng kính 1,2 m .