PHƯƠNG ÁN CỌC ÉP - THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN MÓNG TRỤC C-- 123docz.net

CHƯƠNG2: TÍNH TOÁN THÉP SÀN

VI. THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN MÓNG TRỤC C-2_MÓNG C-2

2. PHƯƠNG ÁN CỌC ÉP

Lấy tải trọng tính toán và tải trọng tiêu chuẩn tương tự phương án cọc khoan nhoài.

2.2. CẤU TẠO CỌC a. Vật liệu làm cọc:

- Bê tông mác 400, Rn = 130 (KG/cm2); Rk = 10 kG/cm2. - Cốt thép chịu lực nhóm AII có Ra=2800 (KG/cm2).

- Cốt đai nhóm AI có Ra=2300 (KG/cm2).

b. Tiết diện cọc Footer Page 123 of 126.

Đề tài: “Chung cư Phú Mỹ Thuận” Trang 125

- Để chọn được tiết diện cọc và chiều sâu hạ cọc thích hợp nhất cho điều kiện địa chất và tải trọng của công trình, cần phải đưa ra các phương án kích thước khác nhau để so sánh lựa chọn. Tuy nhiên trong khuôn khổ thời gian của đồ án này ta chọn tính cọc có tiết diện 35x35cm, với kích thước cọc này hiện nay chúng ta có thể thi công được một cách dễ dàng bằng các phương tiện sẳn có.

- Cốt thép dọc chịu lực giả thiết gồm:

4Ỉ18 có Fa = 10.18 cm2, m = 0,83%.

(Phần tiết diện cọc và cốt thép trong cọc tham khảo tại “nền và móng các công trình dân dụng và công nghiệp” của Thầy Nguyễn Văn Quảng) c. Cấu tạo cọc:

- Cấu tạo 1 cọc BTCT ( kích thước 35x35cm)

2.3. SƠ BỘ CHIỀU SÂU ĐÁY ĐÀI VÀ CÁC KÍCH THƯỚC

- Thiết kế mặt đài trùng mép trên kết cấu sàn tầng hầm trùng cốt -3.00m qui ước

- Chọn chiều cao đài móng là hđ =1,5 m

- Chiều sâu đặt đáy đài tính từ cốt đất tự nhiên là -3m, tính từ cốt ±0.00 qui ước là -4.5m

- Chân cọc cắm sâu vào lớp cát mịn vừa 6 đoạn 2.3 m. Đầu cọc bị đập vỡ để lấy thép ngàm vào đài 1 đoạn 80 (cm). Phần cọc ngàm vào đài 20 (cm), Tổng chiều dài cọc là (0.8+0.2+34.1) = 35.1 m

(Trong phạm vi đồ án em đã thử cho cọc tại vị trí này gâm sâu vào lớp đất 4, tuy nhiên với kích thước cọc đã chọn, sức chịu tải của cọc nhỏ nên đành phải cho cọc cắm vào lớp đất sâu hơn.)

- Chiều sâu đặt đáy đài nhỏ nhất được thiết kế với yêu cầu cân bằng áp lực ngang theo giả thiết tải ngang hoàn toàn do lớp đất trên từ đáy đài tiếp nhận.

- Dùng Qmax= 4.07T để kiểm tra điều kiện cân bằng áp lực ngang đáy đài theo công thức thực nghiệm sau: Sơ bộ chọn bề rộng đài là 3.0m.

hm chiều sâu chôn móng từ cốt thiên nhiên: hm = -3.0m.

hm min 0.7 (45 ) 2 max 2

o tt

h tg Q

³ = -j

g 3m ³0.7 (45 -26.55 2 4.07)

2 1.79 3

o x

tg x

3m ≥ 0.533m Footer Page 124 of 126.

Đề tài: “Chung cư Phú Mỹ Thuận” Trang 126

- Vậy hm thỏa điều kiện cân bằng áp lực ngang nên ta có thể tính toán móng với giả thiết tải ngang hoàn toàn do lớp đất trên từ đáy đài tiếp nhận.

2.4. XÁC ĐỊNH SỐ LƯỢNG CỌC

- Ta có áp lực tính toán do phản lực đầu cọc tác dụng lên đáy đài:

ptt = 2 = 120 2 (3 )tk (3 0.35)

d x = 108.8(T)

- Diện tích sơ bộ của đáy đài:

FSB = 0

. .

tt tt

P -g h n=

- 565.4

108.8 2 3.0 1.1x x = 5.53 (m2).

Trong đó:

ã Ntt0 - lực dọc tớnh toỏn xỏc định tại đỉnh đài, lấy giỏ trị lớn nhất khi tổ hợp tải trọng tác dụng theo hai phương,

ã Ntt0 = NZtt max= 565.4 T

ã h : chiều sõu đặt đỏy đài kể từ cốt thiờn nhiờn h = 1.5+1.5=3.0m

ã n : hệ số vượt tải n = 1,1

ã gtb : là trị trung bỡnh trọng lượng riờng của đài và đất trờn cỏc bậc đài, tạm lấy gtb=2 (T/m3).

- Trọng lượng tính toán sơ bộ của đài và đất trên đài:

Nttsb = n.Fsb. h.gtb = 1.1´5.53´3.0´2.0 = 36.5(T) - Số lượng cọc sơ bộ:

nc = tt

d tt sb tt

P N x N0 +

b =1.2 565.4 36.5+

x 120 = 6.02 cọc - Chọn thực tế nc = 8 cọc để bố trí cho móng.

- Khoảng cách giữa các tim cọc ³ 3d = 105 cm, lấy bằng 120cm; Khoảng cách từ tim cọc đến mép đài ³ 0,7d = 24.5 cm lấy bằng 30 cm

- Mặt bằng bố trí cọc cho móng như hình vẽ sau:

Footer Page 125 of 126.

Đề tài: “Chung cư Phú Mỹ Thuận” Trang 127

2.5. KIỂM TRA LỰC TÁC DỤNG LÊN CỌC a. Kiểm tra với tổ hợp chính

- Từ mặt bằng bố trí cọc ta có diện tích đáy đài thực tế là:

Ftt = 3.0´3.0 = 9.0 (m2).

- Trọng lượng của đài và đất trên đài sau khi bố trí cọc:

Nttủ = n.Ftt. hủ.gtb= 1.1´9´3.0´2.0 = 59.4 (T) - Lực dọc tính toán xác định đến đỉnh đài:

Ntt = N0tt + Nttủ =565.4 + 59.4 = 624.8 T.

- Vì móng chịu tải lệch tâm theo hai phương (phương trục x và y), lực truyền xuống cọc được xác định theo công thức sau:

Pttmax,min = tt

N n

max 2 1 tt.

x n i i

M y y

± ồ

max 2 1 tt.

y n i i

M x x

± ồ

Trong đó:

ã nc = 8 là số lượng cọc trong múng.

ã Mxtt và Mytt: là mụ men uốn tớnh toỏn tương ứng quanh trục x và trục y, ta có:

MXtt = M0Xtt + Q0Ytt´hủ = 3.66 + 4.04´1.5 = 9.72 Tm MYtt = M0Ytt + Q0Xtt´hủ = 32.52 + 4.68´1.5 = 39.54 Tm

Với: M0xtt, M0ytt là mômen uốn tính toán ở đỉnh đài quanh trục X và Y

ã Q0xtt, Q0ytt là lực cắt tớnh toỏn ở đỉnh đài theo trục X và Y

ã hđ = 1,5m là chiều cao đài.

ã xmax, ymax (m): khoảng cỏch từ tim cọc biờn đến trục Y, X.

ã xi, yi (m): khoảng cỏch từ trục cọc thứ i đến cỏc trục đi qua trọng tõm diện tích tiết diện các cọc tại mặt phẳng đáy đài (xem sơ đồ bố trí cọc). Thay số vào ta có :

Pttmax,min = 624.8 9.72 1.2 39.54 1.2± 2 ± 2 8 6 1.2 6 1.2

x x

ð Pttmax = 84.94 (T).

ð Pttmin = 71.3 (T).

- Trọng lượng tính toán của cọc:

ã Pc = 35.1´0.35x0.35´2.5´1.1 = 11.82 (T).

- Kiểm tra lực truyền xuống cọc:

ã Pmaxtt + Pc = 84.94 + 11.82 = 96.76 (T) < Ptktt = 120 (T) : Thoả món điều kiện lực truyền xuống cọc. Chênh lệch lực truyền xuống cọc và sức Footer Page 126 of 126.

Đề tài: “Chung cư Phú Mỹ Thuận” Trang 128

chịu tải của cọc khá nhỏ nên chọn cọc có đường kính và chiều sâu chôn cọc như trên là đạt yêu cầu.

- Mặt khác Pttmin = 71.3 (T) > 0 nên ta không phải tính toán kiểm tra theo điều kieọn choỏng nhoồ.

b. Kiểm tra với tổ hợp chính 2.

Trường hợp tải Tổ hợp NoZtt

MoXtt

MoYtt

QoXtt

QoYtt

T Ntu; MXmax; MYtu; QXtu; QYtu COMB9 563.75 -36.133 17.896 -2.43 3.1

- Lực dọc tính toán xác định đến đỉnh đài:

Ntt = N0tt + Nttủ =563.75+59.4 = 623.15 T

- Vì móng chịu tải lệch tâm theo hai phương (phương trục x và y), lực truyền xuống cọc được xác định theo công thức sau:

Pttmax,min = tt

N n

max 2 1 tt.

x n i i

M y y

± ồ

max 2 1 tt.

y n i i

M x x

± ồ

Trong đó:

ã nc = 8 là số lượng cọc trong múng.

ã Mxtt và Mytt: là mụ men uốn tớnh toỏn tương ứng quanh trục x và trục y, ta có:

MXtt = M0Xtt + Q0Ytt´hủ = 36.13 + 3.1´1.5 = 40.78 Tm MYtt = M0Ytt + Q0Xtt´hủ = 17.9 + 2.43´1.5 = 21.55 Tm

Với: M0xtt, M0ytt là mômen uốn tính toán ở đỉnh đài quanh trục X và Y

ã Q0xtt, Q0ytt là lực cắt tớnh toỏn ở đỉnh đài theo trục X và Y

ã hđ=1,5m là chiều cao đài.

ã xmax, ymax (m): khoảng cỏch từ tim cọc biờn đến trục Y, X.

Pttmax,min = 623.15 40.78 1.2 21.55 1.2± 2 ± 2

8 6 1.2 6 1.2

x x

ð Pttmax = 86.55 (T).

ð Pttmin = 69.24 (T).

- Pmaxtt + Pc = 86.55 + 11.82 = 98.37 < Ptktt = 120 (T): Thoả mãn điều kiện lực truyền xuống cọc

- Mặt khác Pttmin = 69.24 (T) > 0 nên ta không phải tính toán kiểm tra theo điều kieọn choỏng nhoồ.

Footer Page 127 of 126.

Đề tài: “Chung cư Phú Mỹ Thuận” Trang 129

2.6. KIỂM TRA THEO ĐIỀU KIỆN BIẾN DẠNG a. Áp lực tiêu chuẩn đáy khối móng quy ước.

- Với quan niệm nhờ ma sát giữa mặt xung quanh cọc và đất bao quanh, tải trọng của móng được truyền trên diện rộng hơn, xuất phát từ mép ngoài cọc tại đáy đài và nghiêng một góc a = jtb/4

Trong đó: jtb = 1 1 2 2

1 2

n n n

h h h

h h h

j +j + +j + + +

ở đây: jtb = 7.3 26.55 2.5 22.7 16 17.58 6.0 16.67 2.3 31.53+ + + + 34.1

x x x x x

= 20o39’

Vậy a = 20o39’/4 = 5o09’

- Chiều dài, rộng đáy khối móng quy ước:

aqu = bqu = 2.4 + 2´(0.35/2) + 2´34.1´tg5o09’= 8.9(m).

ð Fqu=8.92= 79.2m2

- Chiều cao khối móng quy ước (kể từ mũi cọc đến cốt thiên nhiên) là:

HM = 34.1 + 3.0= 37.1 (m).

- Trọng lượng khối móng qui ước bao gồm : Tải trọng truyền xuống móng : Notc = 490.22 T Trọng lượng khối móng quy ước từ đáy đài trở lên:

W1 = Fquhgtb= 79.2x3.0x2 =475.2 T Trọng lượng nhóm cọc:

W2 = 8x0.35x0.35x34.1x2.5 = 83.55 T Trọng lượng của đất dưới đài:

= - = - ´ 2 ´ ´ =

3 ( qu cọc). dntb. (79.2 8 0.35 ) 0.973 34.1 2595.3

W F F H T

Trọng lượng truyền xuống đáy móng:

SNtc = Notc + W1 + W2 + W3 = 3644.27 T

Ứng suất trung bình ở mặt phẳng mũi cọc do tải trọng công trình và trọng lượng khối móng qui ước :

=ồ ± ±

max 2 2

min

6 6 tc

tc tc

tc x

qu qu qu qu qu

N M M

F a b a b s

Kết quả tính toán : Teân

móng

SNtc

Mxtc

Mytc

smax

T/m²

smin

T/m²

stb

T/m²

C-2 3644.27 3.18 28.28 46.3 45.7 46

Footer Page 128 of 126.

Đề tài: “Chung cư Phú Mỹ Thuận” Trang 130

Cường độ tiêu chuẩn của đất nền dưới đáy móng qui ước (mũi cọc):

= 1. 2 + ' +

( . . . . . )

qu II m II

R m m A b B H D C

k g g

Trong đó :

1 1.1; 2 1.0; tc 1

m = m = k =

Lớp đất dưới mũi cọc có j=31 32'0

Tra bảng ta được: A=1.29 ; B= 6.15 ; D= 8.41

+ + + + + =

g =' + + + + + 1.05

5.5 1.792 4.8 0.792 2.5 0.737 16 0.981 6.0 0.963 2.3 0.855 5.5 4.8 2.5 16 6 2.3

x x x x x x

g =II 0.855( /T m3); C=0.31 T/m2

( )

=1.1 1.0 1.29 8.9 0.855 6.15 37.1 1.05 8.41 0.31 277.2 /´ ´ ´ + ´ ´ + ´ = 2 1

Rtc T m

Vậy : smax =46.3 /T m2<1.2Rtc =1.2 277.2 332.6 /´ = T m2 smin =45.7 /T m2>0

s =tb 46 /T m2 < =R 277.2 /T m2

b. Kiểm tra độ lún của đất nền dưới đáy móng Tính lún móng bằng phương pháp lún từng phân lớp.

Ứng suất gây lún trung bình dưới đáy móng là:

sgl = stb-sbt= 46 - 38.96 = 7.04 (T/m2) < 0.2sbt=7.792

Do sgl < 0.2sbt nên móng C-2 xem như ổn định và không cần tính lún.

2.7. TÍNH TOÁN VÀ CẤU TẠO ĐÀI CỌC a. Chiều cao đài, điều kiện chọc thủng.

- Chiều cao đài chọn là 1.5m

- Bê tông đài sử dụng bê tông mác M300

- Lớp Bêtông lót đáy đài, giằng dùng vữa Ximăng, cát, gạch vỡ hoặc đá 4x6, M75 dày 100mm.

- Kiểm tra điều kiện đâm thủng: vẽ tháp đâm thủng thì đáy tháp nằm trùm ra ngoài trục các cọc. Như vậy đài không bị đâm thủng.

Footer Page 129 of 126.

Đề tài: “Chung cư Phú Mỹ Thuận” Trang 131

b. Tính toán cốt thép cho đài cọc:

- Xét 2 mặt ngàm I-I và II-II

- Mômen tương ứng với mặt ngàm I-I:

MI-I = r11(P1 + P4 + P6) r11 = 0.9 (m).

ð MI-I = 0.9x(86.55x3) = 233.7 (T.m).

Footer Page 130 of 126.

Đề tài: “Chung cư Phú Mỹ Thuận” Trang 132

- Mômen tương ứng với mặt ngàm II-II:

MII-II = r2(P1+ P2+P3) r2 = 0.9 (m)

ð MII-II = 0.9x(86.55x3) = 233.7 (T.m).

ỉ Coỏt theựp boỏ trớ theo hai phửụng.

FI-I =

a o

R h M 9 .

0 ; chọn lớp bảo vệ cốt thép là a = 5cm.

- Chiều cao làm việc: h0 = 150- 20 - 5= 125 cm.

- Chọn thép AIII có Ra =3650 kG/cm2 = 3.65T/cm2 - Ta có: FI-I =

0.9 o aI M

h R = 233.7 102 0.9 125 3.65

x x = 56.9 (cm2)

Chọn 16Ỉ22 có Fa = 60.82 (cm2), khoảng cách giữa tim 2 cốt thép cạnh nhau là a=200 (mm); Chiều dài mỗi thanh bằng 2900 (mm).

FII-II =

0.9 o aII M

h R ; chiều cao làm việc: h0 = 150-20-5-2.2 =122.8cm - Chọn thép AIII có Ra =3650 kG/cm2 =3.65 T/cm2

- Ta có: FII-II =

0.9 o aII M

h R = 233.7 102 0.9 122.8 3.65

x x = 57.9 (cm2)

Chọn 16Ỉ22 có Fa = 60.82 (cm2), khoảng cách giữa tim 2 cốt thép cạnh nhau là a=200 (mm); Chiều dài mỗi thanh bằng 2900 (mm).

2.8. Kiểm tra sự chồng ứng suất dưới chân đáy khối móng quy ước.

Từ mặt bằng bố trí đài cọc ta thấy:

ã Đài cọc múng C-1 và C-2 tương đối gần nhau. Kớch thước khối múng quy ước của C-1 là (7.9x8.9) m2, của C-2 là (8.9x8.9) m2. Vậy tại vị trí đáy khối móng qui ước sẽ có hiện tượng chồng ứng suất. Ta tiến hành kiểm tra khả năng chịu tải của đất nền tại vị trí có hiện tượng chồng ứng suất:

o stcmax = stcmax-C1 + stcmax-C2 = 45.3 + 46.3 = 91.6 (T/m2) o stctb = stctb-C1 + stctb-C2 = 45 + 46 = 91 (T/m2)

o Rm = 277.2 (T/m2) So sánh

o stcmax = 91.6 (T/m2) < 1.2 Rm = 332.64 (T/m2) o stctb= 91 (T/m2) < Rm = 277.2 (T/m2)

=> Thoả mãn điều kiện chồng ứng suất dưới chân đáy khối móng qui ước của móng C-1 và C-2.

Footer Page 131 of 126.

Đề tài: “Chung cư Phú Mỹ Thuận” Trang 133