Phần III Thiết kế móng

Chia sẻ: Bùi Thanh Dửng | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:37

Thêm vào BST

Báo xấu

542
lượt xem 85
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu "Phần III Thiết kế móng" cung cấp cho các bạn những kiến thức về: phân tích số liệu địa chất, chọn phương án móng, thiết kế cọc bê tông cốt thép. Đây là những kiến thức mà các bạn chuyên ngành Xây dựng nên biết, mời các bạn tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Phần III Thiết kế móng

CHƯƠNG I:PHÂN TÍCH SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT. I.TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ: -TCVN 205-1998:Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế. -TCVN 195-1997:Nhà cao tầng - Thiết kế cọc khoan nhồi. -TCVN 9395-2012:Cọc khoan nhồi - Thi công và nghiệm thu. -J.A.Hemsley (2000). II.ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH: -Mặt cắt địa chất tại nơi xây dựng công trình thể hiện như hình bên dưới: -0.6 -1.6 MÐTN ÐAT ÐAP -7.1 MNN BÙN SÉT NHÃO -16.6 SÉT PHA DEO -26.6 CÁT TRUNG VUA CHAT -38.6 SÉT PHA VÀNG NÂU TRANG THÁI CUNG -54.6 Hình 1 Mặt cắt địa chất lấy cot -0.6m tại mặt đất tự nhiên
Bàng 1: Các chỉ tiêu cơ lý đất: Lớp đất 1 2 3 4 5 Đất Bùn sét Sét pha Cát trung Sét pha vàng nâu Tên lớp đất đắp nhão dẻo chặt vừa trạng thái cứng Chiều dày (m) 1 15 10 12 Khá sâu Độ ẩm tự nhiên w (%) - 84.07 29.00 14.00 17.16 Dung trọng tự nhiên γ w - 1.45 1.86 1.81 2.06 (T/m3) Dung trọng đẩy nổi γ đn (T/m3) - 0.623 0.896 0.982 1.110 Tỉ trọng hạt Gs - - 2.64 2.63 2.71 Hệ số rỗng tự nhiên e - 2.27 0.83 0.66 0.54 Giới hạn chảy WI (%) - 61.75 32.1 - 33.6 Giới hạn dẻo Wp (%) - 32.17 24.10 - 16.92 Độ sệt B - 1.75 0.61 - 0.01 Mô đun biến dạng E (T/m2) - - 970 2400 1500 Lực dính c (T/m2) - 0.76 2.30 - 2.81 Goc ma sát trong ϕ (độ) - 0044’ 17052’ 330 22028’ - Địa chất thủy văn: • Mực nước ngầm xuất hiện tại khu vực xây công trình htay đổi theo mùa tuy nhiên mực nước tĩnh đo được tại cao độ - 6.5m so với mặt đất tự nhiên.Như vậy khi tính toán móng ở đây không xét ảnh hưởng của mực nước ngầm. -Đánh giá sơ bộ đất nền: + Lớp 1:đất đắp • Nằm từ mặt đất tự nhiên sâu từ -0.6 m đến -1.6 m. + Lớp 2:bùn sét nhão • Có độ sâu -1.6 m đến -16.6 m.Màu xám đen,ở trạng thái chảy,khả năng chịu tải yếu có chiều dày khá lớn 15m,không thể làm nền cho công trình. + Lớp 3:Sét pha dẻo • Có độ sâu từ -16.6 m đến -26.6 m.Màu nâu,ở trạng thái dẻo,khả năng chịu tải vừa,chiều dày khá lớn 10m,có thể làm nền cho công trình. + Lớp 4:Cát trung chặt vừa • Có độ sâu từ -26.6m đến -38.6m.Màu xám trắng,ở trạng thái chặt vừa,khả năng chịu tải khá,chiều dày khá lớn 12m,có thể làm nền cho công trình. + Lớp 5:Sét pha vàng nâu trạng thái cứng • Rất sâu, màu vàng nâu,ở trạng thái cứng,khả năng chịu tải lớn,biến dạng lún nhỏ,chiều dày lớn,tuy nhiên ở khá sâu -38.6 m.
Sức chịu tải của đất nền: Đánh giá sức chịu tải của đất nền dựa vào áp lực tiêu chuẩn Rtc của đất nền trên cơ sở bề rộng móng b = 1 m và độ sâu chôn móng dự kiến h = 2m và mực nước ngầm ổn định ở cao trình -7.1 m so với cao trình mặt đất tự nhiên. Áp lực tiêu chuẩn được tính bằng công thức sau: R tc = m[ ( A.b + B.h )γ + Dc ] Trong đó: m: hệ số điều kiện làm việc m = 0,6: đối với cát bụi bão hoà nước m = 0,8: đối với cát nhỏ bảo hoà nước m = 1: đối với các trường hợp khác b: cạnh nhỏ của đáy móng: b = 1m h: Chiều sâu chôn móng: h = 2 m c: Lực dính đơn vị của đất từ đáy móng trở xuống: c = 0,76 T/m2 A, B, D: Các giá trị phụ thuộc góc ma sát trong của đất dưới đáy móng, lấy từ bảng 14, trang 39 – TCVN 45- 78. Với φ = 0047’=0.730 → A = 0.049 ; B = 1.049 ; C = 3.124 γ - Trọng lượng riêng trung bình của đất nằm trên đáy móng: γ tb = 1.45 (T/m3) →R = 1 × [ ( 0.049 × 1 + 1.049 × 2 ) × 1.45 + 3.124 × 0.76] = 5.49 T / m tc 2 → Có thể thấy sức chịu tải của đất nền khá nhỏ, không đủ khả năng chịu tải công trình. CHƯƠNG II CHỌN PHƯƠNG ÁN MÓNG. Để có phương án móng tối ưu đáp ứng yêu cầu kinh tế - kỹ thuật, ta lần lượt xét các phương án móng từ đơn giản, giá thành thấp đến những phương án phức tạp, giá thành cao như: móng đơn trên nền thiên nhiên, móng băng trên nền thiên nhiên, móng đơn trên nền gia cố cừ tràm, móng cọc BTCT, móng cọc khoan nhồi. Móng tính đại diện là móng thuộc khung trục 7 Chọn móng cột E7
Tải trọng tác dụng xuống móng. Bảng 2: Tổng hợp nội lực tại chân cột E7 Chân Ntư Mtư Qtư NL max TH tải cột T T.m T Nmax THBAO 109.46 6.7 4.12 E7 Mmax TH52 109.46 6.7 4.08 Qmax TH38 97.03 6.7 4.12 + Tải trọng tiêu chuẩn: N 109.46 N tc = max = = 95.18 T 1.15 1.15 M 6.7 M tc = tu = = 5.83 T 1.15 1.15 Q 4.12 Q tc = tu = = 3.58 T 1.15 1.15 Tính toán tương tự ta được bản sau: Bảng 3: Giá trị nội lực tiêu chuẩn tại chân cột E7 Chân Ntư Mtư Qtư NL tc TH tải cột T T.m T Ntc THBAO 95.18 5.83 3.58 E7 Mtc TH52 95.18 5.83 3.55 Qtc TH38 84.37 5.83 3.58 A.MÓNG NÔNG. I.MÓNG ĐƠN. lc 35 Đặt α = = - Tỉ số giữa hai cạnh để tính móng thường lấy theo tỉ số giữa hai bc 35 cạnh của cột. Kích thước móng là nghiệm của phương trình: b 3 + K 1b 2 − K 2 = 0 Trong đó:
q0 c γ ×h 2 .9 0.76 2 .2 × 2 K1 = M 1 × + M 2 × − M 3 tb = 109.5 × + 343.3 × − 105.5 × = 1698.75 γ γ m×γ 1.45 1.45 1 × 1.45 q0 = γ × h = 1.45 × 2 = 2.9 + Tra bảng 4.1 – “GT Nền Móng công trình” – Nguyễn Văn Liêm, ứng với φ = 0.730 →M 1 = 109.5 ; M 2 = 343.4 ; M 3 = 105.5 tc N0 95.18 K2 = M 3 × = 105.5 × = 69251.66 m ×α ×γ 1 × 1 × 1.45 γ tb = 2,2 T/m3: Trọng lượng riêng trung bình giữa đất và móng. →b 3 − 1698.75b 2 − 69251.66 = 0 → b = 1698.77 m → Kích thước móng quá lớn, cho thấy nền đất không đủ khả năng chịu tải công trình, vậy phương án trên nền thiên nhiên không hợp lí. II.MÓNG BĂNG. Theo phương pháp tải trọng cục bộ, xét một đoạn móng băng cục bộ làm việc như móng đơn, chiều dài móng L = 4 m, xem tải trọng tại chân cột chịu ảnh hưởng trong phạm vi L = 4 m. Đặt - Tỉ số giữa hai cạnh để tính móng thường lấy theo tỉ số giữa hai cạnh của cột. Bề rộng móng là nghiệm của phương trình: b2 + L1b – L2 = 0 Trong đó: q0 c γ h M1 + M 2 − M 3 tb L1 = γ γ mγ M1, M2,M3 Tra bảng 4.1 – “GT Nền Móng công trình” – Nguyễn Văn Liêm, ứng với giá trị φ = 0.730 →M 1 = 109.5 ; M 2 = 343.4 ; M 3 = 105.5 q0 = γ × h = 1.45 × 2 = 2.9 c = 0.76 (T/m2) h=2 2.9 0.76 2.2 × 2 → L1 = 109.5 × + 343.3 × − 105.5 × = 1698.75 1.45 1.45 1×1.45 Tính trên một mét dài của móng: tc N0 95.18 N1tc = = = 23.795 T 4 4 N1tc 23.795 L2 = M 3 × = 105.5 × = 1731.29 m×γ 1 × 1.45 Thay các giá trị L1, L2 vào ta có phương trình sau: b2 -1698.75b – 1731.29 = 0 → b = 1698.75 m → Kích thước móng khá lớn, không thể bố trí móng với bước nhịp 4 m, vậy phương án móng băng trên nền thiên nhiên không hợp lý.
III.MÓNG BÈ. B.MÓNG SÂU. I. NHÓM CỌC (MÓNG CỌC BTCT). II.BÈ CỌC (MÓNG BÈ KẾT HỢP CỌC BTCT). CHƯƠNG III THIẾT KẾ CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP. * CƠ SỞ TÍNH TOÁN: Để thiết kế và tính toán móng cọc BTCT, trước hết ta phải chọn loại cọc và chiều dài cọc. Từ đó ta sẽ tính toán sức chịu tải của cọc và xác định được số lượng cọc cần bố trí. Tuy nhiên để chủ động hơn trong tính toán cũng như để việc chọn loại cọc, tiết diện cọc được dễ dàng và có cơ sở hơn ta có thể làm như sau: + Chọn các loại tiết diện cọc có thể dùng để thiết kế; + Xác định sức chịu tải theo đất nền của từng lọai cọc qua các lớp đất nền ( vì SCT của cọc theo đất nền thường nhỏ hơn SCT của cọc theo vật liệu và được lấy làm SCT tính toán của cọc). Từ đó vẽ được biểu đồ mối quan hệ giữa sức chịu tải của cọc với chiều dài cọc; + Từ tổng tải ở chân cột, ta ước lượng số lượng cọc sơ bộ, từ đó tính được sức chịu tải trung bình cần thiết của một cọc đơn; + Dựa vào biểu đồ, tra ra chiều dài chịu lực cần thiết ứng với mỗi loại tiết diện cọc; + Chọn loại tiết diện có mối quan hệ thích hợp giữa L và d; (Với cách làm này ta cũng có thể dễ dàng thay đổi tiết diện và chiều dài cọc, thay đổi các phương án để tìm ra loại cọc hợp lý nhất (về tiết diện và chiều dài). I.THIẾT KẾ CỌC (TRẠNG THÁI GIỚ HẠN I) : I.1. CHỌN TIẾT DIỆN VÀ VẬT LIỆU LÀM CỌC : Sử dụng cọc BTCT có tiết diện 30x30. Vật liệu làm cọc: + Sử dụng bêtông B20 M250 + Thép dọc sử dụng thép CB300-V + Thép đai sử dụng thép CB240-T
Đặt đáy đài ở cao trình -2m Đoạn ngàm vào đài là 0.8 m, trong đó: + Chiều dài đoạn cọc neo vào đài là 0.15m + Đoạn đập đầu cọc là 0.65 m Lớp bêtông lót mác 100 dày 10 cm Chọn loại móng cọc đài thấp Tổng chiều dài cọc là 33 m, chia làm 3 đoạn, mỗi đoạn dài 11 m. → Chiều dài làm việc của cọc là L = 33 – 0.8 = 32.2 (m) (Tính t ừ cao trình đáy đài). Cao trình mũi cọc so với mặt đất tự nhiên là -34.8 m. Chọn cốt thép trong cọc là 4φ16 có As = 8.04 cm2 và lớp bảo vệ a = 3 (cm). → h0 = 30 – 3 = 27 cm Kiểm tra hàm lượng thép: As 8.04 µ= 100% = 100% = 1.00% bh0 30 x 27 ξ R γ b Rb 0.6365 * 1 *115 µ min = 0.1% < µ = 1.00% < µ max = = = 2.61% → (thoả) Rs 2800 I.2. XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC (PHỤ LỤC B -TCXD 205-1998): I.2.1.SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO ĐỘ BỀN VẬT LIỆU: Sức chịu tải của cọc theo độ bền vật liệu được tính theo công thức sau: Pvl = ϕ.(RbFb + RsFa) + Trong đó: + Rs = 2800 kG/cm2 – cường độ tính toán của thép CB300V + Fa = 8.04 cm2 – Diện tích tiết diện ngang của thép dọc (4φ16) + Rb = 115 kG/cm2 – Cường độ tính toán của bêtông B20 + Fb = 30x30 – Fa = 891.96 – Diện tích tiết diện ngang của bêtông. + ϕ - Hệ số uốn dọc của cọc Tổng chiều dày lớp đất yếu cọc đi qua: Lyếu= 14+10=24 (m)
Chiều dài tính toán của cọc trong lớp đất yếu: l01 = υ.Lyếu = 0.7x24 = 16.8 (m) Với υ - hệ số phụ thuộc vào liên kết giữa 2 đầu cọc (xem mũi cọc tựa trên nền đất cứng nên lấy υ =0.7) l01 16.8 Độ mảnh cọc: γ = = = 56 b 0.3 Hệ số uốn dọc được xác định như sau: ϕ = 1.028 − 0.0000288λ2 − 0.0016λ = 0.848 Khi bắt đầu đóng cọc: Chiều dài đoạn cọc L = 11m Chiều dài tính toán của cọc: l02 = 2×11 = 22 m l02 22 Độ mảnh cọc: λ = = = 73.33 b 0.3 Hệ số uốn dọc được xác định như sau: ϕ = 1.028 − 0.0000288λ2 − 0.0016λ = 0.756 Vậy ta chọn ϕ = 0.848 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu → Pvl = 0.848x(115x891.96+8.04x2800) = 106124.2 kG =106.1 T I.2.2.SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO CƯỜNG ĐỘ ĐẤT NỀN:
-0.6 -1.6 MÐTN ÐAT ÐAP 1000 800 5500 -7.1 MNN BÙN SÉT NHÃO 8500 -16.6 10000 SÉT PHA DEO -26.6 8200 CÁT TRUNG VUA CHAT -34.8 -38.6 SÉT PHA VÀNG NÂU TRANG THÁI CUNG -54.6 Hinh 2:Mặt cắt cọc theo chiều dài làm việc.
- Tính sức chịu tải của cọc theo đất nền (theo Quy phạm 272 - 05) Qs Qp Qa = + gồm: FS s FS p Thành phần ma sát (chống cắt): Qs = u f si li Với f si = cai + σ v' tan ϕa (lấy K = Ko= 1 - sin ϕ ) Trong đó: • U: chu vi tiết diên cọc li: chiều dài của đoạn cọc cắm vào lớp đất thứ i • fsi: ma sát đơn vị diện tích mặt bên cọc • FSs : hệ số an toàn của thành phần ma sát bên, FSs = 1.5 ÷ 2 • FSp : hệ số an toàn của lực chống dưới mũi cọc, FSp = 2 ÷ 3 • qp : cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc (T/m2) • Ap : diện tích tiết diện ngang ở mũi cọc (m2) • ca : lực dính giữa đất và thân cọc (T/m 2), đối với cọc bêtông cốt thép c a= • c, với c là lực dính của đất nền • ϕ a : góc ma sát của cọc và đất nền, đối với c ọc bêtông c ốt thép ϕ a = ϕ , với ϕ là góc ma sát trong của đất nền. • σ v ' : Áp lực hữu hiệu của đất theo phương thẳng đứng (T/m2) • Ks: Hệ số áp lực ngang ( lấy K = Ko= 1 - sin ϕ ) Thành phần chịu mũi QP = APxqP Trong đó: • AP = 0.3x0.3 = 0.09 (m2) – Diện tích tiết diện mũi cọc • qP – Cường độ chịu tải của đất nền dưới mũi cọc qP = c.N c + σ v' .N q + γ .d p .N γ • Nc, Nq , Nγ , - Hệ số sức chịu tải, phụ thuộc vào góc ma sát trong của đất dưới mũi cọc, hình dạng mũi cọc và phương pháp thi công. • c: lực dính của đất (T/m2) • dp : cạnh cọc (m) • γ : khối lượng riêng trung bình của lớp đất phía dưới mũi cọc (T/m )3 • σ v ' : Áp lực hữu hiệu của đất theo phương thẳng đứng (T/m ) 2 - Ứng với mỗi lớp đất, ta tính áp lực ma sát chung quanh thân c ọc f s và cường độ của đất dưới mũi cọc qp cho từng lớp đất (khi cọc dừng lại ở lớp đất đó):
Lớp 2: l 2 = 15( m ), ϕ = 0.730 , c = 0.76 ( Τ/m 2 ) σ v' = 1.45 × 6.5 + 0.623 × 1 = 10.048 ( Τ/m 2 ) K o = 1 - sinϕ = 1 − sin ( 0.73) = 0 .33 f si = cai + K sσ v' tan ϕ a = 0.76 + 0.33 × 10.048 × tan(0.73) = 3.73 Lớp 3: l 3 = 10( m ), ϕ = 17.87, c = 2.3 ( Τ/m ) 2 σ v' = 1 .45 × 6.5 + 0.623 × 8.5 + 0.896 × 5 = 19.201( Τ/m 2 ) K o = 1 - sinϕ = 1 − sin (17.87 ) = 0.17 f si = cai + K sσ v' tan ϕ a = 2.3 + 0.17 × 19.201 × tan(17.87) = 7.16 Lớp 4: l CH2 = 8.2( m ), ϕ = 33, c = 0 ( Τ/m ) 2 σ v' = 1.45 ∗ 6.5 + 0 .623 ∗ 8.5 + 0.896 ∗ 10 + 0.982 ∗ 4.1 = 27.701 ( Τ/m 2 ) K o = 1 - sinϕ = 1 − sin (33) = 0 .0000881 f si = cai + K sσ v' tan ϕ a = 0 + 0.0000881 * 27.701 tan(33) = 0.184 a.Thành phần ma sát - Ta có: U = 4x0.3 = 1.2 Qs = 1.2 x (3.73 x 15 + 7.16 x 10 + 0.184 x 8.2) = 154.87 (Tấn) Ta có ϕ = 33 → N c = 38.638 ; N q = 26.092 ; N γ = 19.841 0 + c = 0 T/m2 + σ’v=1.45 x 6.5+0.623 x 8.5+0.896 x 10+0.982 x 8.2=31.733(T/m2 ) Ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng tại độ sâu mũi cọc do trọng lượng bản thân đất. +γ = γ dn = 0.982 T/m3 – Trọng lượng riêng của đất dưới mũi cọc + dp = 0.3 m – Cạnh cọc vuông → qP = 0x38.638 + 31.733x26.092 + 0.982x0.3x19.841 = 833.822 (T/m2) b.Thành phần chịu mũi QP =Apxqp= 0.09x833.822= 75.044 (Tấn) Sức chịu tải cho phép của cọc
Qs Q 154.87 75.044 Qa = + P = + = 102.45 (T ) FS S FS P 2 3 Nhận xét: So sánh các giá trị sức chịu tải của cọc, để thiên về an toàn ta chọn giá trị nhỏ nhất trong các giá trị để tính toán: Ptt = min ( Pvl, Qa ) → chọn Ptt = Qa = 102.45 T để thiết kế tính toán. I.2.3.KẾT CẤU CỌC THEO ĐIỀU KIỆN VẬN CHUYỂN VÀ THI CÔNG: 1.Giá trị nội lực khi cẩu cọc: Tải tác dụng lên cọc: q = Fbt × γ × n × k đ Trong đó: n = 1,1: hệ số vượt tải kể đến khi vận chuyển cọc gặp đường xấu làm chấn động mạnh cọc và các sự cố khác ở công trường khi thi công cọc. g = 2,5 (T/m) khối lượng riêng của bê tông. kđ = 1,5 : hệ số động. Fbt : diện tích tiết diện ngang của cọc. → q = 0.3 × 0.3 × 2.5 × 1.1 × 1.5 = 0.37T / m Ta tìm vị trí đặt móc cẩu cách chân cọc một khoảng a sao cho M nhip = Mgối. Sau khi giải bài toán đơn giản về cân bằng moment ta được giá trị a = 0.207L (với L là chiều dài cọc). Giá trị moment tại gối. Mvcmax = q(0.207L)2/2 = 0.37x(0.207x11)2/2 = 0.96 T.m Lực cắt lớn nhất: 2qL 2 × 0.37 × 11 Qvc max = = = 1.19 T 2(1 + 2 ) 2(1 + 2 ) 2 M=q(0.207L) /2 2 M=q(0.207L) /2 0.207L 0.207L L Hình 7 nội lực cọc khi cẩu
2. Nội lực khi dựng cọc: Giá trị moment khi dựng cọc. Mtcmax = q(0.294L)2/2 = 0.37x(0.294x11)2/2 = 1.93 T.m Qtc max = ( 2 − 1)qL = ( 2 − 1) × 0.37 ×11 = 1.69 T 2 ) /2 4L .29 =q(0 M L 07 0.2 L Hình 8 nội lực cọc khi dựng cọc Ta lấy gía trị nội lực lớn nhất để tính toán và kiểm tra kết cấu cọc →Mmax=max(Mvcmax ;Mtcmax)=1.93 T.m ; Qmax=max(Qvcmax ;Qtcmax)=1.69 T a. Tính cốt dọc Chọn lớp bảo vệ a = 3 cm ⇒ ho = h – a = 30 – 3 = 27cm - Kiểm tra tiết diện cốt thép đã chọn: M 193000 αm = = = 0.077 < αR = 0.429 Rbbho 115 × 30 × 27 2 2 (thỏa cốt đơn) ξ = 0.5 × (1 + 1 − 2α m ) = 0.5 × (1 + 1 − 2 × 0.077 ) = 0.96 M 193000 ⇒ As = = = 2.66 cm 2 . Rsξho 2800 × 0.96 × 27 Bố trí 4φ16(As = 8.04cm2) - Kiểm tra hàm lượng thép: As 8.04 µ= 100% = 100% = 0.993% bho 30 × 27 γ R .Rb 0.429 115 µmax = 100% = 100% = 1.76% Rs 2800 γ R : hệ số điều kiện làm việc của bê tông
µ min = 0.1% < µ = 0.993% < µ max = 1.76% (thỏa điều kiện hàm lượng) b. Tính thép đai Kiểm tra điều kiện: K1 Rk bh0 = 0.6 x90 x30 x 27 = 43.74T K 0 Rn bh0 = 0.35 x115 x30 x 27 = 32.6T Qmax = 1.69 < K1 Rk bh0 : bê tông đủ khả năng chịu cắt không cần tính cốt đai. Q = 1.69 < K 0 Rnbh0 : bê tông không bị vở vì ứng suất chịu nén. Vậy đặt cốt đai theo cấu tạo. Như vậy, đối với cốt dọc của cọc ta bố trí 4Ø16 đối xứng, cốt đai bố trí Ø6. Phần đầu cọc và mũi cọc chịu lực xung kích nhiều nhất, nên cốt đai bố trí với khoảng cách a=50mm, các khoảng giữa cọc bố trí bước đai a=150mm. Phần đầu cọc chịu trực tiếp tải trọng búa, nên bố trí thêm thép gia cường 3 lớp mỗi lớp cách nhau 50mm. Mũi cọc dùng để xuyên thủng các tầng cứng hay các dị vật, do đó tại mũi cọc bố trí thép định hướng hàn vào thép chịu lực. c. Tính thép làm móc treo cọc Lực do một nhánh treo chịu khi cẩu lắp: 1 1 P= .n.q.L = ×1.2 × 370 ×11 = 1221 kG 4 4 P 1221 Diện tích thép: As = = = 0.436 cm2 Rs 2800 Chọn 1φ14 có As =1.539 cm2 làm móc treo. Tính đoạn móc treo neo vào cọc: P 1221 lneo = = = 20.6 cm Rk .π .ϕ 9 × 3.14 × 2 Và không nhỏ hơn 30xφ = 30x2 = 60 cm Chọn chiều dài đoạn neo là 60 cm I.3. TÍNH TOÁN MÓNG CỌC: Thiết kế điển hình móng E7 có các nội lực sau: Bảng 4:Nội lực tính toán móng
Chân Ntư Mtư Qtư NL max TH tải cột T T.m T Nmax THBAO 109.46 6.7 4.12 E7 Mmax TH52 109.46 6.7 4.08 Qmax TH38 97.03 6.7 4.12 I.3.1. XÁC ĐỊNH TIẾT DIỆN ĐÀI CỌC : - Áp lực tính toán giả định tác dụng lên đáy đài do phản lực đầu cọc gây ra: P tt 102.45 σ tt = = = 126.48 (T / m 2 ) ( 3d ) ( 3 * 0.3) 2 2 - Diện tích sơ bộ của đài cọc: tt No 109.46 Fđ = = = 0 .9 ( m 2 ) σ − nγ tb h 126.48 − 1.1 * 2.2 * 2 tt n=1.1: hệ số vượt tải. γ tb = 2.2 : trọng lượng riêng trung bình giữa đất và móng. h=2m: độ sâu chôn đài. Ptt=Qa = 102.45 ( Tấn) sức chịu tải tính toán của cọc. N0tt= 109.46 (Tấn) tải trọng công trình tác dụng tại đỉnh đài. d=0.3m: đường kính hay cạnh cọc. I.3.2. XÁC ĐỊNH SỐ LƯỢNG CỌC : - Trọng lượng của đài và đất trên đài: N đ = nFđ hγ tb = 1.1 * 0.9 * 2 * 2.2 = 4.356 T tt - Tổng lực tác dụng tại cao trình đáy móng: ∑N tt = N o + N đ = 109.46 + 4.356 = 113.816 T tt tt - Số lượng cọc: n=β ∑N tt = 1 .5 . 113.816 ≈ 1.11 (cọc) tt P 102.45
Trong đó β : Hệ số ảnh hưởng của lực ngang và mômen ( 1,0 – 1,5) Vậy ta chọn số cọc là nc =4 I.3.3. BỐ TRÍ CỌC : a. BỐ TRÍ TRÊN MẶT BẰNG : - Khoảng cách giữa hai cọc là: 3d = 3 0.3 = 0.9 m ≤ lc 6d = 6 0.3 = 1.8m → Chọn lc=1.6m - Khoảng cách từ tim cọc biên đến mép đài ZXD ≥ 0.7d=0.7x0.3= 0.21 300 1600 300 300 1600 COÄ T 300 Hình 3: Bố trí cọc trên mặt bằng  Chọn ZXD=30cm - Chiều rộng cạnh đài,chiều dài cạnh đài l=1.6x(2-1)+0.3x2=2.2m b=1.6x(2-1)+0.3x2=2.2m - Diện tích thực tế đáy đài: Fd=2.2x2.2=4.84 m 2 b.BỐ TRÍ CỌC TRÊN MẶT ĐỨNG: - Độ ngàm của cọc vào đài ≥ 2d = 60cm. Trong đó: + Phần bê tông ngàm vào đài: zng =15cm + Phần thép cọc neo vào trong đài lneo ≥ 40d= 40x1.8=72 → lneo=75cm - Chiều cao đài cọc chọn Hd=ho+ak+zng=1m
I.4. KIỂM TRA SỨC CHỊU TẢI CỦA NHÓM CỌC: Ntt=Nmax + Wđ Wđ = n.Fđ.hđ.g =1,1× 4.84× 2,0× 2,2 =23.43 T. Ntt =109.46+23.43=132.89 T Qnh = Qanη ≤ Ntt Qa = 102.45T n=4 d 0 .3 θ = arctan = arctan = 10.62 o s 1 .6  (n − 1)n 2 + (n2 − 1)n1   (2 − 1)2 + (2 − 1)2  η = 1 - θ 90n1 n2  = 1- 10.62   90 x 2 x 2  = 0.882    ⇒ Qnh = 102.45x4x0.882 = 424.94T > Ntt = 132.89T → Thỏa sức chịu tải của nhóm cọc. I.5. KIỂM TRA ĐỘ SÂU CHÔN ĐÀI: Móng cọc được xem là móng cọc đài thấp khi tải trọng ngang hoàn toàn do các lớp đất từ đáy đài trở lên tiếp nhận (tức là tổng lực ngang nhỏ hơn trị số áp lực đất bị động Ep), vì vậy điều kiện để tính toán theo sơ đồ móng cọc đài thấp : h ≥ 0.7 hMin  ϕ 2× ∑ H Với hMin = tan 450 −  ×  2 γ tb × b ϕ =0.730: góc ma sát trong của đất từ đáy đài trở lên. γ tb = 1.45 T / m3 : trọng lượng trung bình của đất từ đáy đài trở lên. ∑H =Q tt = 4.12 T : tổng tải trọng ngang. h=2 m: độ sâu chôn đài b=2.2m  0.73o  2 × 4.12 ⇒ hMin = tan 45o −  ×  1.45 × 2.2 = 1.23m  2  Vậy h=2m > 0.7 hMin = 0.7x1.23=0.861 m → thoả điều kiện cần kiểm tra. I.6. KIỂM TRA TẢI TRỌNG CÔNG TRÌNH TÁC DỤNG LÊN ĐẦU CỌC : - Đối với móng chịu tải trọng lệch tâm ta có điều kiện sau:
 Pomax + Pc ≤ Pn   Po > 0 min ( Điều kiện trên nhằm để khống chế cho tất cả các cọc đều chịu nén, không có cọc chịu kéo để không cần kiểm tra điều kiện nhổ cọc) Trong đó: • Pomax và Pomin : Tải trọng công trình tác dụng lên cọc chịu nén nhiều nhất và cọc chịu kéo nhiều nhất; • Pn : SCT tính toán của cọc khi chịu nén. Pn=Ptt=102.45 T P max = ∑N + M x y max P min = ∑N − M x y min o o n n ; n n ∑x 2 i ∑x 1 2 i 1 Trong đó : • ∑N : Tổng tải trọng công trình tác dụng tại trọng tâm hệ thống cọc ; • n : Số lượng cọc bố trí trong móng; • Mx,My : Tổng môment tính toán đối với trục chính x, y, trục đi qua trọng tâm của hệ thống cọc; • xi,yi : Khoảng cách từ trục chính y, x đến trục cọc thứ i; • xmax : khoảng cách từ trục chính y đến trục của cọc chịu nén ngoài cùng; • xmin : Khoảng cách từ trục chính y đến trục của cọc chịu kéo ngoài cùng; a.Tổ hợp :Nmax-Mtư-Qtư : Ntư Mtư Qtư NL max TH tải T T.m T Nmax THBAO 109.46 6.7 4.12 - Diện tích thực của đài cọc: Fđ=bđxlđ=2.2x2.2=4.84(m2) - Trọng lượng thực tế của đài cọc và đất trên đài (gồm cả lớp đất đắp): N đài + datđ = tb ..F .γ tt n =1.1x4.84x1.45 = 7.72(T)
- Tổng tải trọng công trình tác dụng tại trọng tâm hệ thống cọc (cũng chính là tổng lực dọc tác dụng tại trọng tâm đài cọc vì đài cọc có tiết diện đối xứng và trọng tâm đài trùng với trọng tâm của hệ thống cọc) : ∑N = N tt = N o + N đ = 109.46 + 7.72 = 117.18(T ) tt tt - Số lượng cọc trong đài: n = 4 cọc - Tổng moment tính toán đối với trục chính y đi qua trọng tâm của hệ thống cọc: Chiều cao đài cọc Hd = 1.0 m và lực dọc đặt ngay tại trọng tâm hệ thống cọc nên: M y = M y + H tt * H d = M tt + H tt * H d = 6.7+4.12x1 = 10.82(T.m) o - Moment quán tính của hệ thống cọc: n ∑x 1 2 i = 2x0.82+2x0.82 = 2.56m2 xmax = xmin = 0.8m 117.18 10.82 * 0.8 ⇒ Pomax = + = 32.68(T ) 4 2.56 117.18 10.82 * 0.8 ⇒ Pomin = − = 25.91(T ) 4 2.56 - Trọng lượng tính toán của bản thân cọc: Pc = Fc .l c .γ c .n = 0.3x0.3x32.2x2.5x1.1=7.97T Ta có : Pomax + Pc = 32.68+7.97 = 40.65T < Pn = Ptt = 102.45T → Thoả điều kiện làm việc của cọc . Pomin = 25.91T > 0 → Không có cọc nào trong hệ thống chịu kéo → Không cần kiểm tra điều kiện cọc bị nhổ (kiểm tra theo SCT chịu kéo của cọc) b.Tổ hợp :Mmax-Ntư-Qtư : Ntư Mtư Qtư NL max TH tải T T.m T