- Phải xét đến phản ứng của tất cả các dao động gĩp phần đáng kể vào phản
a. Nội lực xuất ra từ ETABS
CÁC LOẠI TẢI TRỌNG DÙNG ĐỂ TÍNH TỐN.
- Mĩng cơng trình được tính tốn theo giá trị nội lực nguy hiểm nhất truyền xuống chân vách bao gồm:
(Nmax,MXtu,MYtu,QXtu,QYtu) (MXmax,MYtu,Ntu,QXtu,QYtu) (MYmax,MXtu,Ntu,QXtu,QYtu)
- Tùy theo số liệu, tính tốn với 1 trong 3 tổ hợp rồi kiểm tra với 2 tổ hợp cịn lại.
- Do sàn tầng hầm nằm trên mực nước ngầm, do vậy khơng cĩ áp lực thủy tĩnh.
4.3.1.Tải trọng tính tốn
Tải trọng tính tốn được sử dụng để tính tốn nền mĩng theo trạng thái giới hạn I.
H m h đ N M Q
Mĩng cọc được thiết kế là mĩng cọc đài thấp vì vậy độ chơn sâu của đài phải thõa điều kiện lực ngang tác động ở đáy cơng trình phải cân bằng với áp lực đất tác
động lên đài cọc. H m N M Q h đ Q M1 Ep-Ea
Điều kiện cân bằng xảy ra khi:
Hm
Trong đĩ :
Hm : độ sâu chơn đài
Q : tải ngang tác động lên mĩng
Kp, Ka : hệ số áp lực bị động, chủ động của đất. Fs : hệ số an tồn
: dung trọng của đất kể từ đáy đài trở lên mặt đất.
Bđ : cạnh của đáy đài theo phương thẳng gĩc với tải ngang Q. Ta cĩ thể xác định theo cơng thức sau:
hđ
với hđ : chiều cao đài .
: gĩc ma sát trong của đất từ đáy đài trở lên.
4.3.3.Xác định sức chịu tải của cọc
• Theo cường độ vật liệu: Pvl= ϕ (m1m2 RuFb + RaFa) Trong đĩ :
ϕ : hệ số uốn dọc của cọc. m1 : hệ số điều kiện làm việc.
m2 : hệ số điều kiện làm việc kể đến ảnh hưởng của phương pháp thi cơng cọc.
Ru : = với R: mác thiết kế của bêtơng (T/m2). Fa : diện tích cốt thép dọc (m2).
Ra : cường độ tính tốn của cốt thép (T/m2). Theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền:
Qtc = m(mRqpAp + u ) Trong đĩ:
m : hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất.
mR, mf: hệ số điều kiện làm việc của đất ở mũi cọc và ở mặt xung quanh cọc cĩ kể đến ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc.
Ap : diện tích tiết diện ngang mũi cọc (m2). qp : cường độ chịu tải của đất ở mũi cọc (T/m2). u : chu vi tiết diện ngang cọc (m).
li : chiều dày của lớp đất thứ i tiếp xúc với cọc (m).
fsi : cường độ tính tốn của ma sát thành lớp đất thứ I với bề mặt xung quanh cọc (T/m2).
Qtt = (hệ số an tồn ktc = 1,15)
Sức chịu tải tính tốn của cọc: Pc = min[Pvl; Qtt]
4.3.4.Xác định số lượng cọc và bố trí cọc
• nc = k Trong đĩ
k : Hệ số xét đến ảnh hưởng của moment tác động lên cọc. Ntt : lực dọc tác động lên cọc.
Từ số lượng cọc sơ bộ ta bố trí cọc. Sức chịu tải của nhĩm cọc:
-Xem xét sự làm việc của một cọc đơn và một nhĩm cọc người ta thấy rằng cĩ sự thay đổi biểu đồ ứng suất và vùng chịu nén phụ thuộc vào khoảng cách giữa các cọc.
-Trong nhĩm cọc cĩ phát sinh hiện tượng trùng ứng suất. Do đĩ nĩ làm sức chịu tải của cọc bị giảm đi ( qp, qs giảm). Vì vậy khi thiết kế, để hạn chế hiệu ứng nhĩm cọc, quy định bố trí khoảng cách giữa các cọc nằm trong khoảng:
3D 6D
4.3.5.Tính tốn cọc chịu tác dụng đồng thời của lực đứng, lực ngang và momen
+Tải trọng tác dụng lên cọc theo phương thẳng đứng:
P(x,y) = .
Trong đĩ :
=tổng tải trọng thẳng đứng tác dụng lên cọc. n= số lượng cọc trong mĩng.
Mx = moment của tải ngồi quanh trục x. My = moment của tải ngồi quanh trục y.
x, y : tọa độ cọc cần xác định tải tác dụng trong hệ tọa độ xy của mĩng . xi , yi : tọa độ cọc thứ i trong hệ tọa độ trục xy của mĩng.
+Tải trọng tác dụng lên cọc theo phương ngang:
Xác định chuyển vị ngang cọc do lực ngang dưới chân cột gây ra nhằm đảm bảo thỏa điều kiện khống chế của cơng trình về chuyển vị ngang, gĩc xoay (những điều kiện này được qui định trong nhiệm vụ thiết kế cơng trình). Đồng thời xác định các biểu đồ moment, lực cắt, ứng suất nhằm kiểm tra cốt thép trong cọc đủ khả năng chịu lực.
yo = Ho.δHH + Mo.δHM;
Chuyển vị xoay của đầu cọc tại đáy đài ψo (rad)
ψo= Ho.δMH + Mo.δMM Trong đĩ:
Ho Giá trị tính tốn của lực cắt Mo Mơment uốn tại đáy đài
δHH : Chuyển vị ngang của tiết diện (m/T), bởi lực Ho =1
δHM : Chuyển vị ngang của tiết diện (1/T), bởi mơment Mo= 1
δMH : Gĩc xoay của tiết diện (1/T), bởi lực Ho = 1
δMM : Gĩc xoay của tiết diện (1/Tm), bởi Mo = 1
δHH = Ao
δMH = δHM = Bo
δMM = Co
Trong đĩ: Ao,Bo,Co Tra bảng G.2 TCXD 205:1998 tùy thuộc vào chiều sâu tính đổicủa cọc trong đất Le
Áp lực tính tốn, σz (T/m2); lực cắt Qz (T); Mơment Mz (Tm) tại các tiết diện của cọc được xác định theo cơng thức:
σz =
Mz = α2bdEbIyoA3 - αbd Eb I ψo B3 + MoC3 + D3Qz = αbd3EbI yoA4 – αbd2 Eb I ψo B4 + αbdMoC4 + HoD4 Qz = αbd3EbI yoA4 – αbd2 Eb I ψo B4 + αbdMoC4 + HoD4 Trong đĩ:
K: hệ số tỉ lệ được xác định theo bảng G.1 TCXD 205:1998.
Các hệ số A1, B1, C1, D1, A3, B3, C3, D3, A4, B4, C4, D4 được xác định theo bảng G.3 của phụ lục G3 trong TCXD 205:1998
Kiểm tra cốt thép dọc và cốt đai theo M và Q.
S =
S ≤ Sgh = 10cm
→ Mĩng đảm bảo tính lún .
4.4.THIẾT KẾ MĨNG CỌC KHOAN NHỒI DƯỚI MĨNG M5 (vách V1) 4.4.1.NỘI LỰC TRUYỀN XUỐNG MĨNG
Từ bảng nội lực ta chọn ra 3 tổ hợp nội lực nguy hiểm nhất nhất để tính mĩng: +Tổ hợp 1: Nmax, Mxtu, Mytu, Qxtu, Qytu.
+Tổ hợp 2: |Mx|max, Ntu, Mytu, Qxtu, Qytu. +Tổ hợp 3: |My|max, Ntu, Mxtu, Qxtu, Qytu.
Trường hợp tải trọng Tổ hợp Ntt Mx My Qy Qx
Nmax,MXtu,MYtu,QXtu,QYtu COMB15 MAX 832,8 8
158,89
1 0,355 27,69 0,43MXmax,MYtu,Ntu,QXtu,QYtu COMB8 MAX 224,7 MXmax,MYtu,Ntu,QXtu,QYtu COMB8 MAX 224,7
1
176,81
1 2,077 30,7 1,13
MYmax,MXtu,Ntu,QXtu,QYtu COMB7 MAX 123,8
4 15,753
18,82
4 9,53 11,33
+Chọn tổ hợp 1 để tính mĩng theo trạng thái giới hạn thứ nhất ( cĩ tổ hợp cơ bản và tổ hợp đặc biệt )
+Chọn tổ hợp 2 để tính mĩng theo trạng thái giới hạn thứ hai ( cĩ tổ hợp cơ bản và tổ hợp của tải trọng tiêu chuẩn)
+Tải trọng do tầng hầm truyền xuống mĩng:
Vì trong mơ hình cĩ nhập cả tầng hầm và truyền tải lên tầng hầm với các giá trị tải trọng:
Sàn dày 20 cm
Tường xây : 200 kG/cm2 Hồn thiện : 50 kG/m2 Hoạt tải : 600 kG/m2
Vì vậy, tải trọng tác dụng lên mĩng đã bao gồm tải trọng của sàn tầng hầm. +Giá trị nội lực để tính tốn mĩng:
Tải trọng dùng để tính tốn mĩng theo nhĩm trạng thái giới hạn thứ 2 là tổ hợp của tải trọng cơ bản và tải trọng tiêu chuẩn. Để cĩ được giá trị nội lực tiêu chuẩn, ta phải lập một bảng tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn và nhập tải trọng tiêu chuẩn vào mơ hình. Tuy nhiên, để đơn giản, tiêu chuẩn cho phép ta lấy trực tiếp nội lực tính tốn chia cho hệ số vượt tải n để cĩ nội lực tiêu chuẩn.
+Chọn tổ hợp 3 để tính mĩng theo trạng thái giới hạn thứ hai ( cĩ tổ hợp cơ bản và tổ hợp của tải trọng tiêu chuẩn)
Lấy n = 1,15
Trường hợp tải trọng Tổ hợp Ntc Mx My Qy Qx
MYmax,MXtu,Ntu,QXtu,QYtu COMB7 MAX 123,84 15,753 18,824 9,53 11,33
4.5.Chọn vật liệu, kích thước cọc và chiều sâu chơn mĩng 4.5.1.Vật liệu
-Bêtơng cọc: mác B25 (Mpa), Rn = 155 kG/cm2
-Cốt thép chịu lực: nhĩm AIII, Ra = 3400 kG/cm2=3,4 T/cm2
-Chọn đường kính cọc: d = 80 cm phù hợp với khả năng thi cơng của nước ta hiện nay.
-Chiều dài cọc Lcọc =30,3m. Đầu cọc ngàm vào đài 1 đoạn ln = 0,8m( tính cả thép chờ). +Chiều dài tính tốn của cọc : 30,3 – 0,8 = 29,5 m.
-Cọc đặt ở độ sâu -34,5 m kể từ mặt đất tự nhiên(cốt-0,0m), mũi cọc ở cốt -34,5m. -Cốt thép trong cọc: theo TCXD 205:1998, hàm lượng cốt thép min trong cọc nhồi từ 0,4% ÷ 0,65%. Chọn 16φ20 cĩ diện tích 50,24cm2 ( hàm lượng cốt thép: 0,68%). Do cọc chịu lực ở phần trên tiếp xúc với đài mĩng là chủ yếu nên khoảng 2/3 chiều dài cọc ta bố trí 16φ20 , cịn ở phần dưới chân cọc 1/3 chiều dài cọc ta bố trí 8φ20 để tiết kiệm thép cho cơng trình .
-Sơ bộ chọn chiều cao đài là: hđ = 2m.
-Kiểm tra đài theo điều kiện cân bằng của lực ngang H và áp lực bị động của đất:
-Điều kiện cân bằng xảy ra khi:
Hm
hđ
m => Thỏa mãn.
4.5.2.Xác định sức chịu tải của cọc
+Pvl = ϕ (m1m2 RuFb + RaFa)
ϕ = 1 : Mĩng cọc đài thấp, cọc khơng xuyên qua bùn, than bùn.
m1 = 0,85 : Cọc được đổ bêtơng bằng ống dịch chuyển thẳng đứng tresmmie.
m2 = 0,7 : Khi thi cơng dùng ống vách và đổ bêtơng trong dung dịch Bentonite.
Ru = khi đổ bêtơng dưới nước hoặc dưới bùn, với R: mác thiết kế của bêtơng: B =25 (Mpa ) là M350 Ru = 77,78 kG/cm2> 60kG/cm2 .lấy Ru = 60 kG/cm2 Ru = 60 kG/cm2 = 0,06T/cm2 . Fb = =0,503 m2=5030 cm2 Ra = 3400 kG/cm2 = 3,4 T/cm2 Fa = 50,24cm2 => Pvl = 1 (0,85 × 0,7 × 0,06×5030+ 3,4×50,24) = 350,4 T 4.5.2.2.Theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền
Sử dụng số liệu thí nghiệm tiêu chuẩn SPT để tính tốn sức chịu tải giới hạn của cọc theo cơng thức của nhật bản cho trong TCXD 205-1998
+PĐN = Trong đĩ:
- hệ số phụ thuộc phương pháp thi cơng cọc, =15 cho cọc khoan nhồi. Na – chỉ số SPT của đất dưới mũi cọc, mũi cọc nằm trong lớp cát thơ lẫn cuội sỏi cĩ Na=80
Ns – chỉ số SPT của lớp cát bên thân cọc, bao gồm lớp cát pha 2 (N=17), lớp cát bụi 3 (N=30), lớp cát hạt trung 4 (N=58), lớp cát thơ cuội sỏi 5 (N=80) Ls (m) – chiều dài đoạn cọc nằm trong đất cát, bao gồm lớp cát pha 2 ( L=7,8m), lớp cát bụi 3 (L=10,4m), lớp cát hạt trung 4 (L=8,1m), lớp cát thơ cuội sỏi 5 (L=2m)
Lc(m) – chiều dài đoạn cọc nằm trong đất sét là L=1,2(m).(chưa tính đoạn cọc ngàm vào đài)
C – lực dính khơng thốt nước của đất theo SPT. Lớp sét pha 1 cĩ lực dính: C=0,7143×N=0,7143×20=14,28 (T/m2)
Từ đĩ ta cĩ:
↔ PĐN= 200+213=413 (T)
thành phần Pchống và Pma khác nhau ta chọn giá trị lớn.
Dựa vào kết quả tính sức chịu tải của nền theo điều kiện độ bền vật liệu làm cọc và theo kết quả xuyên tiêu chuẩn SPT ta cĩ: PVL=350,4 ( T), PĐN=413 (T).
Nhận xét thấy hai giá trị này xấp xỉ bằng nhau nên đảm bảo điều kiện an tồn. Ta chọn [P] = 413 (T) để tính tốn cọc.
4.5.2.3.Xác định số cọc và bố trí cọc Sơ bộ xác định số lượng cọc:
nc = k cọc.
Chọn 4 cọc.
Chọn kích thước đài cọc và bố trí cọc như sau: Kích thước đài:
Bd = 3,6 m Ld = 3,6 m Hd = 2 m
MẶT BẰNG BỐ TRÍ CỌC VÀ ĐÀI MÓNG