Đề tài Chung cư bắc mỹ an thành phố Đà Nẵng

ĐẠI HỌC DÂN LẬP KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH -----¬----- PHẦN III PHẦN NỀN MÓNG ( 50% ) ĐỀ TÀI : CHUNG CƯ BẮC MỸ AN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG GIÁO VIÊN HƯỚNG DẨN :Th.S NGUYỄN VĂN GIANG SINH VIÊN THỰC HIỆN :TRẦN THỊ THÙY DUNG LỚP : 04DXD1 CHƯƠNG I: XỬ LÝ THỐNG KÊ SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN MÓNG. 1.1 CẤU TẠO ĐỊA CHẤT: Hình 1.1 Maët caét ñòa chaát - Khối lượng đã khảo sát bao gồm 2 hố khoan, mỗi hố khoan sâu 30 m, mang ký hiệu HK1, HK2. Tổng độ sâu khoan khảo sát là 60m với 36 mẫu đất nguyên dạng dùng để thăm dò điạ tầng và thí nghiệm xác định tính chất cơ lý của các lớp đất. Mực nước ngần ổn định ở độ sâu -1m Lớp1a : Đây là lớp đất san lấp ,bề dày tại HK1 =1m , HK2 =1m Lớp 1 : Lớp sét lẫn xác thực vật ,màu xám đen ,trạng thái dẻo ,bề dày tại HK1 =4m , HK2 =4.5m Độ ẩm tự nhiên W (%) : 53.67 Dung trọng tự nhiên : 1.98 Dung trọng đẩy nổi : 0.98 Giới hạn sệt Ws (%) : 65.5 Giới hạn dẻo Wd (%) : 44.2 Độ sệt (B) : 0.44 Góc ma sát trong :17o25’ Lực dính Ctc (kg/cm2) :0.213 Hệ số rỗng eo :1.657 Lớp 2 : Lớp bùn sét lẫn xác thực vật , màu xanh đen –xám xanh ,trạng thái chảy ,bề dày tại HK1 = 8m ,HK2 =9m Độ ẩm tự nhiên W (%) : 88.11 Dung trọng tự nhiên : 1.45 Dung trọng đẩy nổi : 0.45 Giới hạn sệt Ws (%) : 68.4 Giới hạn dẻo Wd (%) : 41.8 Độ sệt (B) : 1.74 Góc ma sát trong :7o27’ Lực dính Ctc (kg/cm2) :0.047 Hệ số rỗng eo :2.386 Lớp 3 : Lớp sét màu vàng nâu loang xám xanh ,trạng thái dẻo cứng ,bề dày tai Hk1 =5m , HK2 = 4m Dung trọng tự nhiên : 1.87 Dung trọng đẩy nổi : 0.87 Giới hạn sệt Ws (%) : 46.1 Giới hạn dẻo Wd (%) : 27.4 Độ sệt (B) : 0.32 Góc ma sát trong :12o21’ Lực dính Ctc (kg/cm2) :0.305 Hệ số rỗng eo :1.475 Lớp 4: Lớp sét pha cát ,màu nâu vàng nhạt đến nâu đỏ nhạt vân xám trắng ,trạng thái nửa cứng ,bề dày tại HK = 12m,HK2 =11.8m Độ ẩm tự nhiên W (%) : 43.05 Dung trọng tự nhiên : .1.92 Dung trọng đẩy nổi : 0.92 Giới hạn sệt Ws (%) : 62.3 Giới hạn dẻo Wd (%) : 44.2 Độ sệt (B) : 0.22 Góc ma sát trong :23o23’ Lực dính Ctc (kg/cm2) :0.24 Hệ số rỗng eo :0.946 1.2. TÍNH CHẤT CƠ LÝ VÀ ĐỊA CHẤT THỦY VĂN: - Tính chất vật lý và cơ học của các lớp đất được xác định theo tiêu chuẩn của ASTM và phân loại theo hệ thống phân loại thống nhất,được thống kê trong “Bảng tính chất cơ lý các lớp đất” kèm theo báo cáo này. - Tại thời điểm khảo sát mực nước ngầm được ghi nhận xuất hiện ở độ sâu tại HK2 = -5m và ổn định ở độ sâu tại HK1= -5m,HK2=5-m so với mặt đất hiện hữu. 1.3.SƠ ĐỒ VỊ TRÍ HỐ KHOAN: Hình 1.2 Maët bằng bố trí hố khoang 1.4.PHƯƠNG PHÁP CHỈNH LÍ THỐNG KÊ CÁC KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA CHÚNG: 1.4.1:Nguyên tắc chung: Phương pháp chỉnh lí thống kê các số liệu địa chất từ các kết quả thí nghiệm đất được thực hiện theo TCXD 74 : 1987. Phương pháp xử lí thống kê được sử dụng để xử lí kết quả, xác định các đặc trưng của đất sau: + Đặc trưng vật lí của đất ở tất cả các dạng; + Đặc trưng độ bền: lực dính kết đơn vị, góc ma sát trong của đất và cường độ kháng nén tức thời khi nén một trục của đất; + Môđun biến dạng của đất. Chỉnh lí thống kê các đặc trưng cơ lí của đất được sử dụng để tính toán các trị tiêu chuẩn và trị tính toán cần thiết cho thiết kế nền, móng nhà và công trình. Chỉnh lí thống kê các đặc trưng của đất đá được thực hiện đối với đất ở các khu xây dựng, những khoảng riêng biệt của khu xây dựng hoặc ở từng nền nhà và công trình. Chỉnh lí thống kê các đặc trưng cơ lí của đất để phân tích tập hợp những giá trị đặc trưng của đất trong phạm vi đơn nguyên địa chất công trình đã được sơ bộ phân chia nhằm loại những giá trị khác biệt hẳn với phần lớn những giá trị của dãy thống kê. Loại trừ những giá trị ấy nếu như chúng có được do sai lầm của những thí nghiệm hoặc quy chúng vào một tập hợp tương xứng khi có loại đất khác lẫn trong đơn nguyên địa chất công trình. Đơn nguyên địa chất công trình là đơn vị địa chất công trình cơ bản, tại đó tiến hành xử lí thống kê các đặc trưng đất – đá. Một đơn nguyên địa chất công trình là một khối đất đá đồng nhất có cùng tên gọi thoả mãn một trong những điều kiện sau: +Các đặc trưng đất đá trong phạm vi đơn nguyên biến thiên không có tính quy luật. +Nếu các đặc trưng biến thiên có quy luật thì quy luật này có thể bỏ qua. Các trị trung bình cộng của các kết quả xác định riêng được lấy làm trị tiêu chuẩn của tất cả các đặc trưng đất – đá (trừ lực dính đơn vị và góc ma sát trong). Các thông số có quan hệ tuyến tính giữa lực chống cắt và áp suất, nhận được bằng phương pháp bình phương nhỏ nhất được lấy làm trị tiêu chuẩn của lực dính đơn vị và góc ma sát trong. Các giá trị tính toán của những đặc trưng dùng trong việc tính nền bằng giá trị các đặc trưng tiêu chuẩn chia cho hệ số an toàn về đất. Các giá trị riêng của các đặc trưng của đất, đá phải xác định theo một phương pháp thống nhất. Phân chia sơ bộ đất – đá mặt bằng xây dựng thành các đơn nguyên địa chất công trình có xét đến tuổi, nguồn gốc, những đặc điểm kết cấu kiến trúc và tên gọi của đất đá. Phải kiểm tra sự đúng đắn của việc phân chia đơn nguyên địa chất công trình trên cơ sở đánh giá tính biến đổi theo không gian của các đặc trưng bằng các chỉ tiêu tính chất của đất. 1.4.2.Điều kiện loại trừ những sai số thô: Trị tiêu chuẩn và trị tính toán của các đặc trưng đất xác định theo các kết quả thí nghiệm trực tiếp .Riêng đối với các đặc trưng độ bền và biến dạng thì phải theo các kết quả thí nghiệm trực tiếp cũng như theo các đặc trưng vật lý và kèm theo việc dùng bảng. Khi tổng hợp những tài liệu thí nghiệm trong phạm vi một đơn nguyên địa chất công trình, để phân chia phải tiến hành kiểm tra thống kê để loại trừ những sai số thô. Phải loại trừ những giá trị Ai (lớn nhất và nhỏ nhất), nếu không thoả mãn điều kiện sau: (1.1) (1.2) (1.3) (1.4) (1.5) trong đó: Ai - giá trị riêng của đặc trưng. n - số lần xác định các đặc trưng. - giá trị tính toán từ Ai V - chỉ số thống kê được lấy tuỳ thuộc vào số lần xác định n (Theo Bảng 13 Phụ Lục 1 TCXD 74 : 1987). - giá trị chuyển vị của độ lệch bình phương trung bình của đặc trưng. * Chú ý : +Việc kiểm tra để loại trừ những giá trị sức kháng cắt tiến hành theo từng giá trị của áp lực pháp tuyến. +Khi n > 25 cho phép thay đổi = . (1.7) 1.4.3 Thống kê số liệu 1.4.3.1 Trị tiêu chuẩn: Trị tiêu chuẩn Atc của tất cả các đặc trưng của đất (trừ lực dính kết đơn vị Ctc và góc ma sát trong tc) là giá trị trung bình số học ,các kết quả xác định riêng biệt và được tính theo công thức: (1.8) -Trị tiêu chuẩn của lực dính kết đơn vị Ctc và góc ma sát trong jtc là các thông số tìm được bằng các phương pháp bình phương nhỏ nhất từ quan hệ tuyến tính giữa sức chống cắt và áp lực pháp tuyến đối với toàn bộ tập hợp các trị số thí nghiệm trong đơn nguyên địa chất công trình: trong đó: - sức chống cắt, MPa (kG/cm2); p - áp lực pháp trên mẫu đất,MPa (kG/cm2); j - góc ma sát trong, độ; C - lực dính kết đơn vị, MPa (kG/cm2). Trị tiêu chuẩn Ctc và jtc được tính theo công thức: (1.9) (1.10) với n là số lần thí nghiệm đại lượng (1.11) 1.4.3.2.Trị tính toán: Theo TCXD 45 – 78 và TCXD 74 – 1987, trị tính toán các đặc trưng Att của đất được xác định theo biểu thức: (1.12) trong đó: Atc - trị tiêu chuẩn của đặc trưng; Kđ - hệ số an toàn về đất. Với các đặc trưng ngoài C, j, g, lấy Kđ = 1: Att = Atc. Với các đặc trưng C, j, g thì Kđ tính theo biểu thức: (1.13) trong đó: r là chỉ số độ chính xác khi đánh giá trị trung bình các đặc trưng của đất. Dấu ở trước đại lượng r được chọn sao cho đảm bảo được độ tin cậy lớn nhất khi tính toán nền móng. Ứng với C và tgj: ; (1.14) Ứng với g: . (1.15) Trong đó : - tα : hệ số phu thuộc xác suất α đã chọn phụ thuộc vào số bậc tự do của tập hợp thống kê ( bằng (n-1) cho γ và các chỉ tiêu độc lập khác , (n-2) cho c và φ tra bảng 2 phụ lục 1 trang 40 TCXD 74: 1987. Xác suất tin cậy α của các trị tính toán các đặc trưng của đất được lấy tùy thuộc vào nhóm trạng thái giới hạn : +Tính nền theo cường độ (TTGH I ) chọn α=0.95. +Tính nền theo biến dạng (TTGH II) chọn α=0.85. - υ : hệ số biến thiên ( hay hệ số biên động của tập hợp thống kê ) (1.16) - n : số lượng mẫu (số liệu ) đưa vào tập hợp thống kê . Vậy : +Đối với γ và các chỉ tiêu độc lập khác ta có: Att=Atc (1.17) +Đối với c và φ ta có Att=Atc - σ : sai số toàn phương trung bình của đặc trưng : +Đối với c và φ : ( trị số trung bình được xác định theo phương pháp bình phương nhò nhất ) nên độ lệch của chúng tính qua độ lệch theo công thức: (1.18) (1.19) Trong đó : được tính bằng công thức : (1.20) (1.21) +Đối với γ : (1.22) , (1.23) γItt= , γIItt= . (1.24) 1.4.3.3 Tính giá trị tiêu chuẩn và giá trị tính toán của c và j : 1.4.3.3.1.Lớp 1 (HK1+HK2): -Tính giá trị tiêu chuẩn , giá trị tính toán cho c, φ . Ở đây ta có 1 mẫu , mỗi mẫu nén ở 3 cấp áp lực , vậy có tất cả n=4x3=12 trị số thí nghiệm . BẢNG 1.5 : BAÛNG TÍNH GIAÙ TRÒ TIEÂU CHUAÅN C & j LÔÙP ÑAÁT 1 Lớp HK Mẫu số n pi (kG/cm2) ti (kG/cm2) p2i tipi (pitgjtc + Ctc - ti)2 1 1 1-1 1 1 0.48 1 0.48 0.002116 2 2 0.748 4 1.496 0.008281 3 3 1.016 9 3.048 0.018496 1-2 4 1 0.456 1 0.456 0.0049 5 2 0.715 4 1.43 0.015376 6 3 0.973 9 2.919 0.032041 2 2-1 7 1 0.417 1 0.417 0.011881 8 2 0.69 4 1.38 0.022201 9 3 0.962 9 2.886 0.0361 2-2 10 1 0.501 1 0.501 0.000625 11 2 0.778 4 1.556 0.003721 12 3 0.657 9 1.971 0.245025 S 24 8.393 56 18.54 0.400763 D 96 tgjtc (rad) 0.313 jtc (0) 17.416 Ctc (kG/cm2) 0.213 st 0.200190659 sc 0.1529 Vc 0.0450 stgj 0.0678 Vtgj 0.0210 TTGH a ta rc rtgj Kđ ( c) Kđ ( tgj) Ci (g/cm3) tgji (rad) ji (0) I 1 1.761 0.046 0.0084 1.0123 1.0085 0.2104 0.310 17o25’ II 0.9 1.076 0.040 0.0080 1.0037 1.0081 0.2122 0.310 17o26’ 1.4.3.3.2.Lớp 2 (HK1+HK2): -Tính giá trị tiêu chuẩn , giá trị tính toán cho c, φ . Ở đây ta có 1 mẫu , mỗi mẫu nén ở 3 cấp áp lực , vậy có tất cả n=8x3=24 trị số thí nghiệm . BẢNG 1.6 :BAÛNG TÍNH GIAÙ TRÒ TIEÂU CHUAÅN C & j LÔÙP ÑAÁT 2 Lớp HK Mẫu số n pi (kG/cm2) ti (kG/cm2) p2i tipi (pitgjtc + Ctc - ti)2 4 1 1-3 1 1 0.231 1 0.231 0.055 2 2 0.214 4 0.428 0.273 3 3 0.245 9 0.735 0.583 1-4 4 1 0.25 1 0.25 0.046 5 2 0.35 4 0.7 0.150 6 3 0.241 9 0.723 0.589 7 1 0.356 1 0.356 0.012 1-5 8 2 0.237 4 0.474 0.250 9 3 0.254 9 0.762 0.570 10 1 0.215 1 0.215 0.063 1-6 11 2 0.25 4 0.5 0.237 12 3 0.321 9 0.963 0.473 2 2-3 13 1 0.354 1 0.354 0.012 14 2 0.45 4 0.9 0.082 15 3 0.254 9 0.762 0.570 2-4 16 1 0.216 1 0.216 0.062 17 2 0.356 4 0.712 0.145 18 3 0.245 9 0.735 0.583 19 1 0.435 1 0.435 0.001 2-5 20 2 0.235 4 0.47 0.252 21 3 0.254 9 0.762 0.570 2-6 22 1 0.235 1 0.235 0.053 23 2 0.354 4 0.708 0.147 24 3 0.245 9 0.735 0.583 S 48 6.797 112 13.361 6.360 D 384 tgjtc (rad) 0.1307 jtc (0) 7.450125991 Ctc (kG/cm2) 0.0468 st 0.537661934 sc 0.0124 Vc 0.2650 stgj 0.0041 Vtgj 0.0315 TTGH a ta rc rtgj Kđ ( c) Kđ ( tgj) Ci (g/cm3) tgji (rad) ji (0) I 1 1.710 0.45 0.05 1.8284 1.0570 0.0256 0.124 7o05’ II 0.9 1.060 0.28 0.03 1.3905 1.0346 0.0337 0.126 7o20’ 1.4.3.3.3.Lớp 3(HK1+HK2): -Tính giá trị tiêu chuẩn , giá trị tính toán cho c, φ . Ở đây ta có 5 mẫu , mỗi mẫu nén ở 3 cấp áp lực , vậy có tất cả n=5x3=15 trị số thí nghiệm . BẢNG 1.7 :BAÛNG TÍNH GIAÙ TRÒ TIEÂU CHUAÅN C & j LÔÙP ÑAÁT 3 Lớp HK Mẫu số n pi (kG/cm2) ti (kG/cm2) p2i tipi (pitgjtc + Ctc - ti)2 5a(SM) 1 1-7 1 1 0.842 1 0.842 0.089323499 2 2 0.536 4 1.072 0.277455806 3 3 0.432 9 1.296 1.323309376 4 1 0.864 1 0.864 0.102957795 1-8 5 2 0.79 4 1.58 0.074387511 6 3 0.354 9 1.062 1.508848265 1-9 7 1 0.954 1 0.954 0.168814462 8 2 0.47 4 0.94 0.351341584 9 3 0.354 9 1.062 1.508848265 2 2-7 10 1 0.658 1 0.658 0.013195202 11 2 0.354 4 0.708 0.502313435 12 3 0.321 9 0.963 1.591008487 2-8 13 1 0.658 1 0.658 0.013195202 14 2 0.465 4 0.93 0.357293991 15 3 0.254 9 0.762 1.764518635 S 30 8.306 70 14.351 53.3754708 D 150 tgjtc (rad) 0.219 jtc (0) 12.35 Ctc (kG/cm2) 0.305 st 0.48625 sc 0.0036 Vc 0.0117 stgj 0.00265 Vtgj 0.0121 TTGH a ta rc rtgj Kđ ( c) Kđ ( tgj) Ci (g/cm3) tgji (rad) ji (0) I 1 1.73 0.02 0.02 1.0205 1.0213 0.2989 0.214 12o11’ II 0.9 1.06 0.01 0.01 1.0126 1.0130 0.3012 0.216 12o20’ 1.4.3.3.4.Lớp 4 (HK1+HK2) -Tính giá trị tiêu chuẩn , giá trị tính toán cho c, φ . Ở đây ta có 9 mẫu , mỗi mẫu nén ở 3 cấp áp lực , vậy có tất cả n=20x3=60 trị số thí nghiệm. BẢNG 1.8 : BAÛNG TÍNH GIAÙ TRÒ TIEÂU CHUAÅN C & j LÔÙP ÑAÁT 4 Lớp HK Mẫu số n pi (kG/cm2) ti (kG/cm2) p2i tipi (pitgjtc + Ctc - ti)2 1 1-10 1 1 1.764 1 1.764 1.339 2 2 1.136 4 2.272 0.002 3 3 0.521 9 1.563 1.536 1-11 4 1 1.354 1 1.354 0.559 5 2 1.148 4 2.296 0.001 6 3 0.791 9 2.373 0.940 1-13 7 1 0.609 1 0.609 0.000 8 2 1.186 4 2.372 0.000 9 3 0.842 9 2.526 0.843 1-14 10 1 1.26 1 1.26 0.427 11 2 1.149 4 2.298 0.001  4 12 3 0.987 9 2.961 0.598 1-15 13 1 0.596 1 0.596 0.000 14 2 1.162 4 2.324 0.000 15 3 0.687 9 2.061 1.152 1-16 16 1 1.684 1 1.684 1.161 17 2 1.221 4 2.442 0.001 18 3 0.956 9 2.868 0.647 1-17 19 1 1.284 1 1.284 0.459 20 2 0.964 4 1.928 0.048 21 3 0.589 9 1.767 1.372 1-18 22 1 1.236 1 1.236 0.396 23 2 0.654 4 1.308 0.280 24 3 0.598 9 1.794 1.351 1-19 25 1 1.287 1 1.287 0.463 26 2 0.965 4 1.93 0.048 27 3 0.562 9 1.686 1.436 1-20 28 1 1.267 1 1.267 0.436 29 2 0.685 4 1.37 0.249 30 3 0.432 9 1.296 1.765 2-9 31 1 1.256 1 1.256 0.422 32 2 0.684 4 1.368 0.250 33 3 0.546 9 1.638 1.475 2 2-10 34 1 1.456 1 1.456 0.721 35 2 0.861 4 1.722 0.104 36 3 0.452 9 1.356 1.712 2-11 37 1 1.58 1 1.58 0.947 38 2 0.654 4 1.308 0.280 39 3 0.853 9 2.559 0.823 2-12 40 1 1.564 1 1.564 0.916 41 2 1.149 4 2.298 0.001 42 3 0.478 9 1.434 1.644 2-13 43 1 1.458 1 1.458 0.725 44 2 0.542 4 1.084 0.412 45 3 0.547 9 1.641 1.472 2-14 46 1 0.897 1 0.897 0.084 47 2 0.658 4 1.316 0.276 48 3 0.358 9 1.074 1.967 2-15 49 1 1.789 1 1.789 1.398  4 50 2 0.652 4 1.304 0.283 51 3 0.451 9 1.353 1.714 2-16 52 1 1.524 1 1.524 0.842 53 2 0.847 4 1.694 0.113 54 3 0.541 9 1.623 1.487 2-17 55 1 1.265 1 1.265 0.433 56 2 0.751 4 1.502 0.187 57 3 0.998 9 2.994 0.581 2-18 58 1 1.056 1 1.056 0.202 59 2 0.647 4 1.294 0.288 60 3 0.542 9 1.626 1.484 S 120 56.632 280 99.809 40.754 D 2400 tgjtc (rad) 0.432 jtc (0) 23.23 Ctc (kG/cm2) 0.24 st 0.853085668 sc 0.00112 Vc 0.0047 stgj 0.00206 Vtgj 0.0048 TTGH a ta rc rtgj Kđ ( c) Kđ ( tgj) Ci (g/cm3) tgji (rad) ji (0) I 1 1.67 0.01 0.01 1.0079 1.0080 0.2381 0.429 23.21 II 0.9 1.05 0.00 0.01 1.0049 1.0050 0.2388 0.430 23.27 + Kiểm tra kết quả tính toán C, tgj theo công thức : , , Bảng 1.9: BẢNG KIỂM TRA KẾT QUẢ TÍNH TOÁN C, tgj. Lớp đất n tgjtc (rad) Ctc (kG/cm2) Spi (kG/cm2) Sti (kG/cm2) P (kG/cm2) t1 (kG/cm2) t2 (kG/cm2) Kiểm tra 1 4 0.31 0.213 24 8.39 6.0 2.0983 2.0910 Thỏa 2 8 0.13 0.047 48 6.80 6.0 0.8496 0.8310 Thỏa 3 5 0.22 0.305 30 8.31 6.0 1.6612 1.6190 Thỏa 4 20 0.43 0.240 120 56.63 6.0 2.8316 2.8320 Thỏa Vậy kết quả tính toán là t=t nên việc tính toán C, tgj như trên là đúng . 1.4.3.4 Tính giá trị tiêu chuẩn và giá trị tính toán của g : +Đối với γ : (1.25) , (1.26) γItt= , γIItt= . (1.27) BẢNG 1.10:BẢNG GIÁ TRỊ gtc, gI, gII LỚP ĐẤT 1. Lớp HK Mẫu số n gi (g/cm3) gtc - gi (g/cm3) (gtc - gi) 2 (g/cm3) Kiểm tra loai trừ sai số thô 1 1 1-1 1 1.98 0.000 0 Thỏa 1-2 2 1.96 0.020 0.0004 Thỏa 2 2-1 3 1.97 0.010 0.0001 Thỏa 2-2 4 1.99 -0.010 0.0001 Thỏa S 7.9 0.020 0.00060 gtc = Sgi/n (g/cm3) 1.975 stb 0.012 V 2.07 Þ Vstb 0.0254 V s a ta r Kñ gI (g/cm3) gII (g/cm3) 0.01 0.0141 0.95 2.1 0.0025 1.002506 1.9700625 0.01 0.0141 0.85 1.2 0.0014 1.001402 1.972235 BẢNG 1.11:BẢNG GIÁ TRỊ gtc, gI, gII LỚP ĐẤT 2. Lớp HK Mẫu số n gi (g/cm3) gtc - gi (g/cm3) (gtc - gi) 2 (g/cm3) Kiểm tra loai trừ sai số thô 2 1 1-3 1 1.43 0.020 0.0004 Thỏa 1.4 2 1.45 0.000 0 Thỏa 1.5 3 1.43 0.020 0.0004 Thỏa 1.6 4 1.42 0.030 0.0009 Thỏa 2 2.3 5 1.44 0.010 0.0001 Thỏa 2.4 6 1.5 -0.050 0.0025 K thỏa 2.5 7 1.49 -0.040 0.0016 K thỏa 2.6 8 1.42 0.030 0.0009 Thỏa S 11.58 0.020 0.00680 gtc = Sgi/n (g/cm3) 1.448 stb 0.029 V 2.27 Þ Vstb 0.0662 V s a ta r Kñ gI (g/cm3) gII (g/cm3) 0.02 0.0312 0.95 1.9 0.0141597 1.014363 1.4270038 0.02 0.0312 0.85 1.1 0.00812 1.008186 1.436 BẢNG 1.12:BẢNG GIÁ TRỊ gtc, gI, gII LỚP ĐẤT 3. Lớp HK Mẫu số n gi (g/cm3) gtc - gi (g/cm3) (gtc - gi) 2 (g/cm3) Kiểm tra loai trừ sai số thô 1 1 1-7 1 1.89 -0.020 0.0004 Thỏa 1-8 2 1.86 0.010 0.0001 Thỏa 1-9 3 1.856 0.014 0.000196 Thỏa 2 2-7 4 1.87 0.000 0 Thỏa 2-8 5 1.89 -0.020 0.0004 Thỏa S 9.366 -0.016 0.00110 gtc = Sgi/n (g/cm3) 1.873 stb 0.015 V 2.07 Þ Vstb 0.0306 V s a ta r Kñ gI (g/cm3) gII (g/cm3) 0.01 0.0166 0.95 2 0.0079631 1.008027 1.85828356 0.01 0.0166 0.85 1.2 0.0045684 1.004589 1.864642476 BẢNG 1.13:BẢNG GIÁ TRỊ gtc, gI, gII LỚP ĐẤT 4. Lớp HK Mẫu số n gi (g/cm3) gtc - gi (g/cm3) (gtc - gi) 2 (g/cm3) Kiểm tra loai trừ sai số thô 4 1 1-10 1 1.91 0.010 0.0001 Thỏa 1-11 2 1.917 0.003 9E-06 Thỏa 1-12 3 1.936 -0.016 0.000256 Thỏa 1-13 4 1.919 0.001 1E-06 Thỏa 1-14 5 1.924 -0.004 0.000016 Thỏa 1-15 6 1.956 -0.036 0.001296 Thỏa 1-16 7 1.92 0.000 0 Thỏa 1-17 8 1.944 -0.024 0.000576 Thỏa 1-18 9 1.93 -0.010 0.0001 Thỏa 1-19 10 1.92 0.000 0 Thỏa 2 2-9 11 1.928 -0.008 6.4E-05 Thỏa 2-10 12 1.903 0.017 0.000289 Thỏa 2-11 13 1.916 0.004 0.000016 Thỏa 2-12 14 1.9 0.020 0.0004 Thỏa 2-13 15 1.912 0.008 6.4E-05 Thỏa 2-14 16 1.94 -0.020 0.0004 Thỏa 2-15 17 1.907 0.013 0.000169 Thỏa 2-16 18 1.895 0.025 0.000625 Thỏa 2-17 19 1.89 0.030 0.0009 Thỏa 2-18 20 1.933 -0.013 0.000169 Thỏa S 38.4 0.000 0.00545 gtc = Sgi/n (g/cm3) 1.920 stb 0.017 V 2.78 Þ Vstb 0.0459 V s a ta r Kñ gI (g/cm3) gII (g/cm3) 0.01 0.0169 0.95 1.7 0.0034123 1.003424 1.91344832 0.01 0.0169 0.85 1.1 0.0021105 1.002115 1.915947806 1.5 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP NỀN MÓNG Thiết kế nhà cao tầng, không chỉ việc lựa chọn kết cấu chịu lực chính bên trên, là quan trọng, mà các giải pháp về nền móng bên dưới cũng được quan tâm không kém. Sự lựa chọn loại móng có ý nghĩ quyết định đối với toàn bộ công trình và phải xét đến nhiều nhân tố như: điều kiện địa chất nền, tính khả thi về mặt kỹ thuật, về mặt an toàn, về tốc độ thi công nhanh, về môi trười, kinh tế và xã hội… Do đặc điểm nhà cao tầng là cao, do đó tải trọng lớn và tập trung, mặt khác trọng tâm công trình cách mặt đất tự nhiên khá lớn nên rất nhạy cảm đối với nghiêng lệch, khi chịu tải trọng ngang sẽ tạo ra moment gây lật công trình cự lớn. Vì vậy chọn giải pháp móng sâu, cụ thể là móng cọc cho nhà cao tầng là rất hợp lý. Ở đây có ba phương án móng sâu, cụ thể là phương án móng sâu phù hợp với các công trình cao tầng: móng cọc ép, móng cọc barret và móng cọc khoan nhồi. Móng cọc ép Cọc có giá thành rẻ ,dể kiểm tra chất lượng của từng đoạn cọc được thử dưới lực ép .Xác định được sức chịu tải của cọc ép qua lực ép cuối cùng . Nhược điểm của cọc ép kích thước và sứ chịu tải của cọc bị hạn chế do tiết diện cọc ,chiều dài cọc không có khả năng mở rộng và phát triển tới độ sâu cần thiết kế vì thế mà cần phải nối các đoạn cọc với nhau sẽ làm giảm sức chịu tải của cọc,thiết bị thi công cọc bị hạn chế so với các công nghệ khác ,thời gian thi công kéo dài … Móng cọc barette Trên thế giới, cọc barette đã được sử dụng phổ biến khi xây dựng các nhà cao tầng,đặt biệt công trình có sử dụng tầng hầm và tường vây. Ở Việt Nam, trong những năm gần đây, một số công trình cũng đả sử dụng cọc barette cho giải pháp nền móng như: Sài Gòn Center, Vietcombank Hà nội…Tùy nhiên giá thành cho móng cọc barette còn khá cao, thiếu thiết bị thi công và trình độ thi công cũng phụ thuộc vào các chuyên gia nước ngoài. Nước ta chưa có đơn vị thi công nào có thể thi công cọc barette hoàn toàn độc lập vì vậy tính phổ biến của các loại cọc này ở nước ta là chưa cao. Vì các lý do trên nên ta không chọn phương án này cho móng của công trình. Móng cọc khoan nhồi Loại cọc này có những ưu điểm sau đây: Sức chịu tải của mỗi cọc đơn lớn, có thể đạt hàng nghìn tấn khi chôn ở độ sâu lớn; Cọc khoan nhồi có thể xuyên qua các tầng đất cứng ở độ sâu lớn; Số lượng cọc cho mỗi móng ít, phù hợp cho mặt bằng có diện tích nhỏ; Không gây tiếng ồn đáng kể như khi thi công cọc; Phương pháp thi công cọc là khoan nên không gây chấn động cho các công trình lân cận. Bên cạnh đó, cọc khoan nhồi có những nhược điểm đáng kể đến như sau: - Giá thành cao do kỹ thuật thi công phức tạp Khi thi công cọc dể bị sập thành hố khoan Công nghệ thi công đòi hỏi kỷ thuật cao ,các chuyên gia có kinh nghiệm. Ma sát bên thân cọc có phần giảm đi đáng kể so với cọc ép do công nghệ tạo lỗ. Chất lượng cọc bê tông không cao, do không kiểm soát được trong quá trình thi công như đổ bê tông không có đầm được… Kết luận: Lựa chọn giải pháp cọc đúc sẵn hay cọc khoan nhối cho công trình cần dựa trên việc so sánh các chỉ tiêu kinh tế , kỹ thuật thực tế của các phương pháp .Tuy nhiên trong khuôn phổ đồ án tốt nghiệp ,dựa vào tải trọng tác dụng lên công trình ,dựa vào điều kiện địa chất công trình ,ta chọn cả hai phương án cọc ép và cọc khoan nhồi là phương án tối ưa để thiết kế nền móng cho công trình . PHƯƠNG ÁN I THIẾT KẾ MÓNG CỌC ÉP BÊ TÔNG CỐT THÉP 2.1 SỐ LIỆU VỀ TẢI TRỌNG -Từ kết quả giải nội lực khung bằng phần mềm Sap version 10. ta chọn ra các giá trị nội lực nguy hiểm nhất truyền xuống chân cột để tiến hành thiết kế móng trục 3. BẢNG 2.1 BẢNG TỔ HỢP NỘI LỰC TẠI CHÂN CỘT Vị trí Mmax (KNm) Ntu (KN) Qtu (KN) Mmin (KNm) Ntu (KN) Qtu (KN) Nmax (KN) Mtu (KNm) Qtu (KN) cột B Tiêu chuẩn 108.9 -2568.4 38.7 -125.1 -2911.2 -34.3 3389.6 -115.6 -31.7 Tính toán 125.3 -2953.6 44.5 -143.9 -3347.9 -39.4 3898.0 -133.0 -36.5 cột C Tiêu chuẩn 114.3 -2350.1 40.9 -133.4 -2414.2 -38.5 3208.1 -120.0 -33.5 Tính toán 131.5 -2702.7 47.0 -153.4 -2776.3 -44.3 3689.3 -138.0 -38.5 cột D Tiêu chuẩn 182.5 -3339.7 103.3 -203.0 -3743.0 -111.8 4243.3 56.4 6.3 Tính toán 209.9 -3840.6 118.8 -233.5 -4304.5 -128.6 4879.8 64.8 7.2 cột E' Tiêu chuẩn 151.8 -2914.6 87.2 -147.3 -1809.2 79.6 3190.5 129.1 56.1 Tính toán 174.6 -3351.8 100.3 -169.4 -2080.5 91.5 3669.0 148.4 64.5 Trong đó : n: hệ số vượt tải ,lấy n=1.15 Các cặp tải trọng ( Mmax,Ntu,Qtu) => móng chịu tải lệch tâm lớn ( Mmin,Ntu,Qtu) => móng chịu tải lệch tâm lớn(ngược dấu với cặp 1) ( Nmax,Mtu,Qtu) => móng chịu nén lớn nhất Móng làm việc chịu nén là chủ yếu vì vậy ta tính với cặp ( Nmax,Mtu,Qtu) rồi kiểm tra với hai cặp còn lại . 2.2 TÍNG MÓNG M1(cột E’) Nội lực Ntc0 = 3190.5KN => Ntt0 = Ntc0 n = 3190.51.15=3669KN Mtco = 129.1 KNm => Mtto = Mtcon = 129.1 1.15=148.4 KNm Qtco =56.1 KN => Qtto = Qtco n = 56.11.15 = 65.5KN 2.2.1 Chọn chiều sâu chôn móng - Chọn chiều sâu chôn móng thoả điều kiện làm việc của móng cọc đài thấp( nghĩa là thoả điều kiện cân bằng tải ngang và áp lực bị động ) . Giả sử : móng được chôn trong lớp đất thứ 1 Bđ=1m thì ta sẽ có : - Kiểm tra điều kiện móng làm việc là móng cọc đài thấp áp dụng theo công thức như sau: hmin=tg(450-j /2)*1.87 m . (2.1) -Để đầu cọc không dich chuyển và cột không bị uốn ta phải đặc cọc ở độ sâu sao cho đủ ngàm vào đất : hm > 0.7* hmin = 1.32 m Vậy chọn hm = 2m 2.2.2 Chọn các thông số về cọc - Chiều dài cọc 22.7 m, đọan cọc ngàm vào bệ 0.7m,đoạn cọc còn lại là 22m. Mũi cọc cắm vào lớp 4 ,sét pha cát,màu nâu vàng nhạt đến nâu đỏ nhạt vân xám trắng ,độ dẻo cao ,trạng thái nữa cứng . -chọn kích (bh) của cọc : -Để đảm bảo cọc làm việc chịu nén và không bị uốn dọc ta có : , với (2.2) Từ (1.2)=> -Chọn cọc tiết diện vuông (35´35) cm Diện tích mặt cắt ngang của cọc Ap = d2 = 352 = 1225cm - Vật liệu: bê tông đúc cọc B25 (Mác 300) có : + Cường độ chịu nén của bê tông : Rb = 14.5 (MPa)=145(daN/cm2) + Cường độ chịu kéo của bê tông : Rbt = 1.05 (MPa) =10.5(daN/cm2) -Căn cứ vào hàm lượng cốt thép hợp lý ,chọn m=1% 11.025cm2 (2.3) - Cốt thép dọc được chọn dùng trong cọc :4f 20 ( As =12.56 cm2). - Cốt đai f6 ( fđai = 0.283 cm2 ) - Thép AII có : + Cường độ chịu nén, chịu kéo tính tóan Rs = Rsc = 280 MPa = 2800 daN/cm2 + Cường độ tính cốt thép ngang: Rsw= 175 MPa = 1750 daN/cm2 + Modul đàn hồi : Es = 2.1x105 MPa = 2.1x106 daN/cm2 . 2.2.3 Tính toán sức chịu tải của cọc 2.2.3.1 Sức chịu tải của cọc theo Vật liệu Pvl =(Rb Ap + Rs As). ( 2.4 ) Trong đó : Rb - Cường độ nén tính toán của bêtông. Ap - Diện tích tiết diện ngang của cọc Rs - Cường độ tính toán của thép . As - Diện tích cốt thép dọc trong cọc . - hệ số uốn dọc, được xác định dựa vào tỉ số * Tính toán hệ số uốn dọc với : - lo : chiều dài tính toán của cọc - Trường hợp đầu cọc ngàm vào đài và mũi cọc nằm trong lớp đất sét lẫn cột (xem như hai đầu cọc đều ngàm ) lo = 11 (m) - b : Bề rộng cạnh cọc :b = 0.35 (m) l = = = 31.4 Tra bảng 2-1 sách nền và móng tác giả CHÂU NGỌC ẨN ta có = 0.945 Từ (2.2)=> Pvl = 0.945 (145 1225 + 2800 12.56) = 202153 (daN) = 2012.53 (kN) 2.2.3.2 Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền : *Tính theo SNIP 2.02.03.85 (Mục A.7 - phụ lục A - TCVN : 205 – 1998): Qtc = m.(mR.qP.Ap + uSmf.fi.Li ) (2.5) Trong đó : m : hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất , vì cọc có d=0.35<0.8 nên chọn m=1 mR : hệ số làm việc của đất dưới mũi cọc , mR =1 mf : hệ số làm việc của đất ở mặt bên cọc mf =1 (cọc ép) ; Ap : diện tích mặt cắt ngang của cọc ; u : chu vi cọc , u = 4 x 0.35 = 1,4 (m) ; qp : cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc (kN/m2) ; fi : ma sát bên của lớp đất i ở mặt bên của thân cọc (kN/m2) ; ( Tra bảng A.2 trang 55– TCXD 205 : 1998 phụ thuộc vào độ sâu trung bình của các phân lớp đất Zi ). Chia đất nền thành các lớp đất đồng nhất ,chiều dày mỗi lớp đất hi=2m ,Zi và hi tính từ mặt đất tự nhiên , BAÛNG2.2 BẢNG XAÙC ÑÒNH SÖÙC CHÒU TAÛI DO MA SAÙT XUNG QUANH COÏC lớp đất hi(m) Zi(m) B(%) fi(KN/m2) u.mf.fi.Li(KN) Sét lẫn thực vật 1 2.5 0.44 21.2 29.68 2 4 0.44 25 70.00 Bùn sét 2 6 1.74 0.047 0.13 2 8 1.74 0.047 0.13 2 10 1.74 0.047 0.13 2 12 1.74 0.047 0.13 Sét vàng nâu 2 14 0.32 47.44 132.83 2 16 0.32 49.32 138.10 1 17.5 0.32 50.7 70.98 Sét pha cát 2 19 0.22 73.08 204.62 2 21 0.22 75.92 212.58 2 23 0.22 78.96 221.09 Tổng 1080.40 Hình 2.1 Sô ñoà xaùc ñònh söùc chòu taûi cuûa coïc - Xác định qp bằng cách tra bảng A.1trang 55 – TCVN 205 : 1998 :Ta có mũi cọc tì vào lớp sét pha cát, màu nâu vàng nhạt đến nâu đỏ vân xám trắng , trạng thái nửa cứng : Zmũi = 24 (m) Suy ra : qp = 6336 (kN/m2) Ap.qp = 0.1225 6336 = 776.16 ( kN ) => Sức chịu tải của cọc tính toán theo phụ lục A của TCXD Từ (2.3)=>Qtc = m.(mR.qP.Ap + uSmf.fi.Li ) =1 ( 776.161 + 1080.4) = 1856.56 ( kN ) Ta thấy Pvl = 2012.53KN > Qtc =1856.56KN =>cọc không bị bể - Sức chịu tải cho phép của cọc : == = 1326 (kN) Với ktc =1.4 khi chọn số cọc 21 * Sức chịu tải của cọc bằng kết quả xuyên tĩnh(phụ lục B - TCXD : 205 – 1998 ): - Sức chịu tải cho phép của cọc được tính theo công thức : (2.6) Trong đó : FSs : Hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên (FSs = 1.5 ¸ 2.0 ). FSp :Hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc (FSp = 2.0 ¸ 3.0). Chọn : FSs = 2.0 FSp = 3.0 * Tính Qs (Sức chịu tải do ma sát xung quanh cọc) (2.7) Trong đó: - Ma sát bên tại lớp thứ i: (2.8) - Ứng suất có hiệu tại lớp đất thứ i : - Hệ số áp lực ngang của đất : - Do cọc bê tông cốt thép nên : ca=ci - Chu vi cọc : U=4 x 0.43 =1.6 (m) *Tính fs -Lớp đất 1 Dung trọng tự nhiên :=19.7 (KN/m3) Lực dính đơn vị :CI=21 (KN/m2) Góc ma sát trong : jI =17o25’ Chiều dày lớn đất 1 : l1 =4m Từ (2.8)=> 157.265(kN/m) -Lớp đất 2 Dung trọng đẩy nổi : =4.27 (KN/m3) Lực dính đơn vị : CI=2.5 (KN/m2) Góc ma sát trong : jI =7o05’ Chiều dày lớn đất 1 : l1 =8m Từ (2.8)=> =167.177(kN/m) -Lớp đất 3 Dung trọng đẩy nổi : =8.5 (KN/m3) Lực dính đơn vị : CI =29.8 (KN/m2) Góc ma sát trong : jI =12o11’ Chiều dày lớn đất 1 : l1 =5m Từ (2.8)=> = 332.2(kN/m) -Lớp đất 4 Dung trọng đẩy nổi :=9.13 (KN/m3) Lực dính đơn vị : CI= 23.8 (KN/m2) Góc ma sát trong : jI =23o21’ Chiều dày lớn đất 1 : l1 =6m = 589.774(kN/m) Sức chịu tải do ma sát xunh quanh cọc Từ(2.7)=>=40.35(157.265+167.177+332.176+589.77) =1745.4 (kN) * Tính qp (Söùc khaùng muõi coïc cuûa ñaát neàn ) Qp = Ap qp (2.9) Trong ñoù : Ap - Dieän tích tieát dieän ngang muõi coïc qp - Cöôøng ñoä chòu taûi cuûa ñaát döôùi muõi coïc, ñöôïc tính theo coâng thöùc : (2.10) Vôùiù : + Löïc dính : C = 23.9 ( kN/m2) + : ÖÙng suaát höõu hieäu theo phöông thaúng ñöùng taïi ñoä saâu muõi coïc do troïng löôïng baûn thaân ñaát vaø ñöôïc xaùc ñònh nhö sau : =19.75+4.278+8.55+69.13=188.68 (kN/m2) + Nc, Nq, Ng : Hệ số sức chịu tải phụ thuộc vào góc ma sát của đất j (tra theo bảng 3.5 “Giá trị các hệ số sức chịu tải của Terzaghi”, trang 174, sách Nền Móng của Châu Ngọc Ẩn) Vôùi = 23027’ =>Nq = 10.58 ;Nc = 22.36;Ng = 5 Từ (2.7)=>qp = 23.8 22.36 +188.6810.58+9.130.355= 2548.9 (kN/m2) Từ (2.6)=>Qp = Ap qp =0.1225 2548.9 =312.2(kN) => Giaù trò söû duïng cuûa coïc hay söùc chòu taûi cho pheùp cuûa coïc laø : = = 976.6 (kN) Töø caùc keát quaû treân ta coù söùc chòu taûi cuûa coïc thi coâng baèng phöông phaùp ñoùng laø : [ P ] = min( Pvl ; ; Qa ) = = 976.6 (kN). 2.2.4 Xaùc ñònh soá löôïng coïc vaø boá trí coïc - Aùp löïc tính toaùn giaû ñònh taùc duïng leân ñeá ñaøi do phaûn löïc ñaàu coïc gaây ra: Ptt = = = 885.8(kN/m2) (2.11) - Dieän tích sô boä ñeá ñaøi: Añ = = =4.37(m2) (2.12) Vôùi : + hm : chieàu saâu choân moùng. + gtb = 20 (KN/m) : Troïng löôïng rieâng trung bình cuûa ñaøi vaø ñaát treân ñaøi  - Troïng löôïng cuûa ñaøi vaø ñaát treân ñaøi ñöôïc xaùc ñònh sô boä nhö sau : Nñtt = n Añ hm gtb (kN) (2.13) =1.154.37220=200.9(KN) - Löïc doïc tính toaùn xaùc ñònh ñeán coát ñeá ñaøi: SNtt = Ntt0 + Nttñ (kN) (2.14) =3669+200.9=3870(KN) - Soá löôïng coïc sô boä : nc = =4.75 ( coïc ) (2.15) Với b =1.2¸1.6 là hệ số khi kể đến ảnh hưởng của moment.Chọn b =1.2 Chọn 5 cọc để bố trí . 2.2.5 Kieåm tra phaûn löïc ñaàu coïc: Hình 2.2 Sơ đồ xác định lực xuống cọc - Hệ số vượt tải: n=1.15 - Kiểm tra điều kiện : Pmax £ , Pmin ³ 0 (2.16) -Diện tích thực tế của đài cọc : Ađ = Lđ Bđ=2.22.2=4.84m2 - Trọng lượng bản thân đài và đất đắp trên đài Gđ = =1.152024.84=222.64(KN) (2.17) - Tổng mômen dưới đáy đài: = Mtt0 + Qott.hm =148.4+65.52=279.4(KNm) (2.18) - Tổng tải thẳng đứng tại đáy đài: Ntt = Ntt0 + Gđ =3669+222.64=3892(KN) - Tải trọng truyền xuống cọc vì Mx=0 ta có công thức sau : = ( kN ) (2.19) Pmax = 874.74(KN) < =976.7(KN) Pmin = 682.06(KN) > 0=> cọc làm việc chịu nén =>Thỏa diều kiện (2.16) 2.2.6 Kiểm tra ứng suất dưới mũi cọc 2.2.6.1 Kiểm tra ổn định nền dưới mũi cọc + Điều kiện ứng suất dưới mũi cọc : < 1.2 ; < (2.20) > 0 . + Góc ma sát trong trung bình theo chiều dài cọc lc: Lớp đất Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3 Lớp 4 Góc ma sát trong jII(độ) 17o26’ 7o2’ 12o2’ 23o27’ Chiều dày lớp đất h (m) 4 8 5 6 =14o12’ (2.21) Góc truyền lực +Kích thước khối móng qui ước : Bề rộng của đáy khối khối quy ước : Bqu =(Lđ-2d)+2lctga =(2.2-20.2)+222tg3o33’=4.53m (2.22) Do móng có tiết diện vuông nên Lm=Bm =4.53m + Diện tích khối móng quy ước : Fqu = Lqu Bqu =4.534.43=20.5m2 (2.24) + Trọng lượng khối móng qui ước : ( kN ) (2.25) Trong đó : Trọng lượng phần móng qui ước từ đế đài trở lên  820(KN) (2.26) Trọng lượng cọc nằm trong khối móng qui ước =337(KN) (2.27) Với :=25(kN/m3) Trọng lượng của các lớp đất dưới đáy móng qui ước có độ cao từ mũi cọc đến đáy đài cọc (trừ đi phần thể tích đất bị cọc choán chỗ)  (2.28) =(20.5-50.1225) (19.723+4.368+8.645+9.26)=3827(KN) + Kiểm tra áp lực tác dụng lên nền đất tại mũi cọc với các cặp nội lực  : * Cặp Nmax=3190 KN ,Mtu =129.1KNm,Qtu =56.1KN - Tổng trọng lượng tiêu chuẩn của khối móng qui ước  3190+(820+337+3827)=8174(KN) (2.29) - Mômen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối móng qui ước  =129.1+56.1 (2+22)=1475.5(KNm) (2.30) - Ưng suất lớn nhất và nhỏ nhất ở đáy khối móng qui ước  = (2.31) Trong đó : 15.49m3 - Ưng suất trung bình ở đáy khối móng qui ước  398.74(KN/m2) (2.32) - Cường độ tính tóan của đất nến ở đáy khối móng qui ước  (2.33) Trong đó : A,B,D : Các hệ số được tra bảng phụ thuộc vào j của đất nền dưới mũi cọc ,với j =23o27’tra bảng 6.1 sách nền móng và tầng hầm nhà cao tầng tác giả GS.TSKH.NGUYỄN VĂN QUẢNG ta có A= 0.69 ,B=3.76 ,C=6.31 m1 ,m2: là hệ số làm việc của đất phụ thuộc tính chất đất nền và tính chất kết cấu của công trình ,tra bảng 6.2 sách nền móng và tầng hầm nhà cao tầng tác giả GS.TSKH.NGUYỄN VĂN QUẢNG ta có m1=1.2 ,m2 =1.1 ktc : là hệ số dộ tin cậy lấy bằng 1 :trọng lượng riêng của lớp đất dưới mũi cọc . : Trọng lượng thể tích trung bình của các lớp đất từ mũi cọc trở lên . 9.22(KN/m3) Từ (2.13)=> =1328.83(KN/m2) Thỏa điều kiện (2.20) (KN/m2) > >0 *Cặp Mmax=151.3KNm ,Ntu =2914.6KN,Qtu =87.2KN - Tổng trọng lượng tiêu chuẩn của khối móng qui ước  2914.6+(820+337+3827)=7898.6(KN) (2.29) - Mômen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối móng qui ước  =151.3+87.2(2+22)=2244(KNm) (2.30) - Ưng suất lớn nhất và nhỏ nhất ở đáy khối móng qui ước  = (2.31) < (KN/m2) >0 *Cặp Mmin=-147.3KNm ,Ntu =1809.2KN,Qtu =79.6KN - Tổng trọng lượng tiêu chuẩn của khối móng qui ước  1809.2+(820+337+3827)=6793.2(KN) (2.29) - Mômen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối móng qui ước  = -147.3+79.6(2+22)=1763(KNm) (2.30) - Ưng suất lớn nhất và nhỏ nhất ở đáy khối móng qui ước  = (2.31) < (KN/m2) >0 2.2.6.2 Kiểm tra tính lún (theo trạng thái giới hạn thứ hai) Hình 2.3 biểu đồ phân bố ứng suất (KN/m2) - Dùng phương pháp phân tầng cộng lún để tính lún cho móng . - Ta tiến hành chia lớp đất từ đáy mũi cọc trở xuống thành từng lớp nhỏ hi,chọn hi =0.5m + Ứng suất bản thân của đất ở đáy khối móng quy ước : = = 9.2224 =219.4 (KN/m2) . Trong đó : =9.22(KN/m2) + Ứng suất gây lún ở đáy khối móng quy ước : = - = 398.74 – 219.4 = 179.34 (KN/m2) + Phân bố ứng suất trong nền đất : Ứng suất do đất nền : sbtZi = Shi gII (2.34) Ứng suất do tải trọng: sglZi = K0 (2.35) Với , tra trong bảng 3-7 sách “HDĐA NỀN VÀ MÓNG” BAÛNG1.3 BAÛNG ÖÙNG SUAÁT DO TLBT & ÖÙNG SUAÁT GAÂY LUÙN Lớp đất Điểm Z (m) Ko (KN/m2) (KN/m2) Sét pha cát 0 0 1 0 1 179.34 219.4 1 0.5 1 0.221 0.980 175.7532 223.965 2 1 1 0.442 0.940 168.5796 228.53 3 1.5 1 0.662 0.860 154.2324 233.095 4 2 1 0.883 0.760 136.2984 237.66 5 2.5 1 1.104 0.650 116.5710 242.225 6 3 1 1.325 0.560 100.4304 246.79 7 3.5 1 1.545 0.470 84.2898 251.355 8 4 1 1.766 0.400 71.7360 255.92 9 4.5 1 1.987 0.340 60.9756 260.485 10 5 1 2.208 0.300 53.8020 265.05 11 5.5 1 2.428 0.250 44.8350 269.615 12 6 1 2.649 0.220 39.4548 274.18 13 6.5 1 2.870 0.190 34.0746 278.745 14 7 1 3.091 0.170 30.4878 283.31 15 7.5 1 3.311 0.150 26.9010 287.875 Giới hạn nền lấy đến điểm 11 có độ sâu Z = 5.5m kể từ vị trí mũi cọc trở xuống Ta có : sglZi = 44.83 (KN/m2 ) < 0.2sbtZi = 0.2 269.615 = 54 (KN/m2) Nên giới hạn nền để tính lún lấy tại điểm 11 Độ lún của nền: + Độ lún tại tâm móng được tính theo công thức: S = (2.35) Trong đó : - E =14160 kN/m2 : Modul biến dạng của lớp đất thứ 4 - Theo TCVN 15-70 : cho mọi loại đất Từ (2.35)=> SA= =0.0349m=3.49cm Vậy : SA = 3.49 (cm) Thỏa điều kiện lún cho phép. 2.2.7 Xác định chiều cao của đài và tính thép đài cọc 2.2.7.1 Xác định chiều cao đài +Để đảm bảo điều kiện chọc thủng qua đài, chiều cao làm việc của đài ho được xác định từ điều kiện : (2.36) Hình 2.4 Đài cọc dưới cột Trong đó : Lực gây chọc thủng là tổng của các đầu cọc nằm ngoài tháp chọc thủng ở phía có phản lực max Pct =4Pmax =4874.74=3499KN Utb : giá trị trung bình của chu vi hai đáy của tháp xuyên thủng Đáy lớn : Ul=41100=4400mm Đáy bé : Ub=2(400+600)=2000mm Utb =0.5(4000+2000) =3000mm Từ (1.36)=> Chọn hđ =1.2m sẽ đảm bảo điều kiện chọc thủng qua đài 2.2.7.2 Tính toán cốt thép cho đài cọc Hình 2.5 Vị trí ngàm của đài móng Ta xem đài cọc làm viêc như một consle ngàm vào cột tại mép cột ,lực tác dụng chính là phản lực đầu cọc - Mômen tương ứng với mặt ngàm I-I: . (2.37) Với P1 = P2 = Pmax = 874.74 KN r1 =0.425m Từ (2.37)=>MI = (874.74+874.74) 0.425= 743.53 (KNm) - Diện tích cốt thép đặt cho đài cọc theo phương cạnh ngắn : Chọn a=5cm , ho = hđ – a = 120 – 15 =105(m). =28.1cm2 (2.38) Chọn 15f 18 (As =38.175cm2) - Khoảng cách cốt thép bố trí : (2.39) - Mômen tương ứng với mặt ngàm II-II: . (2.40) Với P3 = Pmin = 682.06 KN P2 = Pmax = 874.74 KN r1 =0.525m Từ (2.40)=>MI = (874.74+682.06) 0.525= 817.32 (KNm) - Diện tích cốt thép đặt cho đài cọc theo phương cạnh dài : Chọn a=5cm , ho = hđ – a = 120 – 15 =105(m). =30.9cm2 Chọn 15f 18 (As =38.175cm2) - Khoảng cách cốt thép bố trí : Lưới thép trên đặt theo cấu tạo f12a200 2.3 .TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP CHO CỌC 2.3.1.Kiểm tra cọc khi vận chuyển - Khi vận chuyển dọc theo chiều dài của cọc ,trên tiết diện của cọc sẻ chia làm hai miền :miền chịu nén và miền chịu kéo.Tương ứng với nó thì cốt thép trong cọc sẻ chia làm hai thớ :thớ chịu kéo va thớ chịu nén - Do đó để đảm bảo cho cọc không bị phá hoại trong quá trình vận chuyển thì ta bố trí các móc cẩu ở các điểm cách đầu và mũi cọc những khoảng cố định sao chotrị sô tuyệt đối mômen dương lớn nhất bằng trị sô tuyệt đối mômen âm lớn nhất . -Trọng lượng bản thân của cọc q = n b ´ h ´ gbt = 1.5 0.35 ´ 0.35 ´ 25 = 4.6 (kN/m) n = 1.5 là 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 = 2500 daN/m3 – dung trọng của bêtông - Moment lớn nhất mà mỗi thớ phải chịu là: = 0.043 qL2 = 0.043 ´ 4.6 ´122 = 28.48 (kNm) (2.41) Hình 2.6 Sơ đồ tính khi vận chuyển cọc 2.3.2 Kiểm tra khi lấp dựng cọc - Khi dựng cọc thì dọc theo chiều dài cọc, cọc củng chịu uốn nén . Vì ta chỉ bố trí 2 móc cẩu nên có 2 vị trí có moment lớn nhất : Hình 2.7 Sơ đồ tính khi lắp dựng cọc - Mômen lắp cẩu : Mtt 2max= 0.086qL2=0.0864.6122 = 56.97 kNm (2.42) 2.3.3 Kiểm tra chuyển vị ngang Hình 2.8 Sơ đồ chuyển vị của cọc trong đất : Chuyển vị ngang do lực Qo =1 (m/KN) : Góc xoay do lực Qo =1 (1/KNm) : Góc xoay do lực Mo =1 (1/KNm) (2.46) (2.47) (2.48) Trong đó : Ao ,Bo, Co ,là các hệ số tra bảng G.2 TCXD 205:1998 tùy thuộc vào chiều sâu tính đổi của hần cọc trong đất Le Khi tính toán cọc chiu tải trọng ngang , thực chất cọc chỉ làm việc với một đoạn cọc có chiều dài lah tính từ đáy đài còn gọi là chiều sâu ảnh hưởng của nền đất khi cọc chịu lực ngang Chiều sâu ảnh hưởng được xác định từ công thức thực nghiệm: lah= 2.(d+1)= 2*(0.35+1) = 2.7 (m) => cọc nằn trong lớp đất 1 Hệ số biến dạng (2.49) bc : Chiều rộng quy ước của cọc D< 0.8m thì bc =1.5d+0.5=1.50.35+0.5=1.025m Eb mô đun đàn hồi ban đầu của cọc ,bê tông có cấp độ bền B25 => E b=30.103 (MPa) I :momem quán tính : K : hệ số tỉ lệ ,trang bảng G1 TCXD 205:1998 ,Lớp 1 độ sệt B=0.44 => K=5500(KN/m4) Từ (2.49)=>=0.69(m-1) Le = abd.L =0.6922.7=15.663(m) >4m tra bảng G.2 TCXD 205:1998 ta có Ao = 2.441 , Bo = 1.621 , Co = 1.751 Từ (2.46) =>=0.0.0021(m/KN) Từ (2.47) =>=0. 0009(m/KN) Từ (2.48) =>=0.0007(m/KN) + Mômen tại ngàm được xác định : (2.50) lo : chiều cao tự do của cọc ,khi cọc ngàm hẳn trong đất thì lo =0 Từ (2.50)=>=-16.6(KNm) Từ (2.50)=>=-14.43(KNm) +Chuyển vị ngang và góc xoay của cọc : (2.51) (2.52) Từ (2.51)=> = 0.0012m Từ (2.52)=> = -0.1x10-6 (rad) - Chuyển vị của cọc ở cao trình đặt lực ngang Qo : = y0 = 0.0012m = 0.12cm(L0 = 0) => Dn =0.12cm< [Sgh] = 1cm thỏa yêu cầu tính toán Trong đó : Ze : chiều sâu tính đổi Vì Le =15.66m>2.5:tại độ sâu Z ==> Ze = = 0.85m Tra bảng G.3 trang 76 TCXD 20:1998 ta có : A1 = 0.996 , B1 = 0.849 , C1 = 0.5225 , D1 = 0.103 , A3 = -0.103 , B3 = -0.0445 , C3 = 0.9885 , D3 = 0.848, + Moment uốn Mz (KNm) được tính theo công thức: Mz = abd2E x J x yo x A3 - abd x EJ x yo x B3 + Mo x C3 + x D3 (2.53) Kiểm tra độ bền của đất nền xung quanh cọc chịu lực ngang : (2.54) (2.55) Từ (2.55)=>=5(KN/m2) (2.56) Trong đó : gI =19.7 (KN/m3) ,jI =17o25’ , CI =21KN/m2 ,hệ số ,hệ số Hệ số : (2.57) Mp : mômen do tải trọng ngoài thường xuyên ,tính toán ở tiết diện tại mức mũi cọc . Mv : mômen do tải trọng tạm thời Le =15.663 >5 lấy Từ (2.57)=> Từ (2.56)=>=52.1(KN/m2) Ta thấy - Từ (2.41),(2.53) và (2.42) Þ=56.97KNm 2.3.4 Bố trí thép cọc - Lượng thép trong mỗi miền của cọc là: x=1-< xR = 0,595 g=1-0.5x =1-0.5´0.134=0.933 (1.45) Chọn 2f20(As==6.28 cm2) => Như vậy ban đầu ta chọn 4f20 =12.56 cm2 là hợp lí Ta boá trí coát theùp ngang trong coïc theo caáu taïo. + Tính móc cẩu - Ta thấy trường hợp nguy hiểm nhất cho móc treo là khi cọc trong trường hợp dựng lắp vì lúc này chỉ sử dụng một móc treo nâng toàn bộ trọng lượng cọc .Ta có lực để nâng cọc tối thiểu phải bằng : F q ´ l ´n= 4.6 12´1.5 = 41.4 (KN) Þ Diện tích thép : = 1.49 (cm2) (2.45) - Vậy ta chọn 1 f14 ( As = 1.539 cm2) làm móc treo là thỏa mãn … 2.3 TÍNG MÓNG M2(cột B) Nội lực Ntc0 = 3389.6KN => Ntt0 = Ntc0 n = 3389.61.15=3890.8KN Mtco = -115.6 KNm => Mtto = Mtcon = -115.6 1.15=-133 KNm Qtco =-31.7 KN => Qtto = Qtco n =- 31.71.15 = -36.5KN Trong đó n: hệ số vượt tải ,lấy n=1.15 2.3.1 Chọn chiều sâu chôn móng - Chọn chiều sâu chôn móng thoả điều kiện làm việc của móng cọc đài thấp( nghĩa là thoả điều kiện cân bằng tải ngang và áp lực bị động ) . Giả sử : móng được chôn trong lớp đất1 Bđ=1m thì ta sẽ có : - Kiểm tra điều kiện móng làm việc là móng cọc đài thấp áp dụng theo công thức như sau: hmin=tg(450-j /2)*1.4 m . (2.1) -Để đầu cọc không dich chuyển và cột không bị uốn ta phải đặc cọc ở độ sâu sao cho đủ ngàm vào đất : hm > 0.7* hmin = 098 Vậy chọn hm = 2m Sức chịu tải của cọc theo vật liệu : Pvl =2012.53(KN) Sức chịu tải của cọc theo cơ lý đất nền : =1326(KN) Sức chịu tải của cọc theo cường độ đất nền : =976.6(KN) Từ các kết quả trên ta có sức chịu tải của cọc thi công bằng phương pháp đóng là : [ P ] = min( Pvl ; ; Qa ) = = 976.6 (kN). 2.3.2Xaùc ñònh soá löôïng coïc vaø boá trí coïc - Aùp löïc tính toaùn giaû ñònh taùc duïng leân ñeá ñaøi do phaûn löïc ñaàu coïc gaây ra: Ptt = = = 885.8(kN/m2) - Dieän tích sô boä ñeá ñaøi: Añ = = =4.63(m2) Vôùi : + hm : chieàu saâu choân moùng. + gtb = 20 (KN/m) : Troïng löôïng rieâng trung bình cuûa ñaøi vaø ñaát treân ñaøi  - Troïng löôïng cuûa ñaøi vaø ñaát treân ñaøi ñöôïc xaùc ñònh sô boä nhö sau : Nñtt = n Añ hm gtb (kN) =1.154.63220=213(KN) - Löïc doïc tính toaùn xaùc ñònh ñeán coát ñeá ñaøi: SNtt = Ntt0 + Nttñ (kN) =3890.8+213=4103(KN) - Soá löôïng coïc sô boä : nc = = =5.04 ( coïc ) Với b =1.2¸1.6 là hệ số khi kể đến ảnh hưởng của moment.Chọn b =1.2 Chọn 6 cọc để bố trí . 2.3.3 Kieåm tra phaûn löïc ñaàu coïc: Hình 2.9 Sơ đồ xác định lực xuống cọc - Hệ số vượt tải: n=1.15 - Kiểm tra điều kiện : Pmax £ , Pmin ³ 0 (2.16) -Diện tích thực tế của đài cọc : Ađ = Lđ Bđ=22.85=5.7m2 - Trọng lượng bản thân đài và đất đắp trên đài: Gđ = =1.152025.7=262.2(KN) (2.17) - Tổng mômen dưới đáy đài: = Mtt0 + Qott.hm = -133-36.52=-206(KNm) (2.18) - Tổng tải thẳng đứng tại đáy đài: Ntt = Ntt0 + Gđ =3890.8+262.2=4152.2(KN) - Tải trọng truyền xuống cọc vì Mx=0 ta có công thức sau : = ( kN ) (2.19) Pmax = 754.4(KN) < =976.7(KN) Pmin = 629.8(KN) > 0=> cọc làm việc chịu nén =>Thỏa diều kiện (2.16) 2.3.4 Kiểm tra ứng suất dưới mũi cọc 2.3.4.1 Kiểm tra ổn định nền dưới mũi cọc + Điều kiện ứng suất dưới mũi cọc : < 1.2 ; <  ; (2.20) > 0 . + Góc ma sát trong trung bình theo chiều dài cọc lc: Lớp đất Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3 Lớp 4 Góc ma sát trong jII(độ) 17o26’ 7o2’ 12o2’ 23o27’ Chiều dày lớp đất h (m) 4 8 5 6 =14o12’ (2.21) Góc truyền lực +Kích thước khối móng qui ước : Bề rộng của đáy khối khối quy ước : Bqu =(Lđ-2d)+2lctga =(2-20.2)+222tg3o33’=4.33m Lqu =(Lđ-2d)+2lctga =(2.85-20.2)+222tg3o33’=5.18m + Diện tích khối móng quy ước : Fqu = Lqu Bqu =4.335.18=22.43m2 (2.24) + Trọng lượng khối móng qui ước : ( kN ) (2.25) Trong đó : Trọng lượng phần móng qui ước từ đế đài trở lên  897.2(KN) (2.26) Trọng lượng cọc nằm trong khối móng qui ước =404.25(KN) (2.27) Với :=25(kN/m3) Trọng lượng của các lớp đất dưới đáy móng qui ước có độ cao từ mũi cọc đến đáy đài cọc (trừ đi phần thể tích đất bị cọc choán chỗ)  (2.28) =(22.43-60.1225) (19.723+4.368+8.645+9.26)=4175(KN) + Kiểm tra áp lực tác dụng lên nền đất tại mũi cọc với các cặp nội lực  : * Cặp Nmax=3389.6 KN ,Mtu =-115.6KNm,Qtu =-31.7KN - Tổng trọng lượng tiêu chuẩn của khối móng qui ước  3389.6+(897.2+404.25+4175)=8866(KN) (2.29) - Mômen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối móng qui ước  = -115.6-31.7 (2+22)=875.8(KNm) (2.30) - Ưng suất lớn nhất và nhỏ nhất ở đáy khối móng qui ước  = (2.31) Trong đó : 19.36m3 - Ưng suất trung bình ở đáy khối móng qui ước  362.9(KN/m2) (2.32) - Cường độ tính tóan của đất nến ở đáy khối móng qui ước  (2.33) Trong đó : A,B,D : Các hệ số được tra bảng phụ thuộc vào j của đất nền dưới mũi cọc ,với j =23o27’tra bảng 6.1 sách nền móng và tầng hầm nhà cao tầng tác giả GS.TSKH.NGUYỄN VĂN QUẢNG ta có A= 0.69 ,B=3.76 ,C=6.31 m1 ,m2: là hệ số làm việc của đất phụ thuộc tính chất đất nền và tính chất kết cấu của công trình ,tra bảng 6.2 sách nền móng và tầng hầm nhà cao tầng tác giả GS.TSKH.NGUYỄN VĂN QUẢNG ta có m1=1.2 ,m2 =1.1 ktc : là hệ số dộ tin cậy lấy bằng 1 :trọng lượng riêng của lóp dất dưới mũi cọc . : Trọng lượng thể tích trung bình của các lớp đất từ mũi cọc trở lên . 9.22(KN/m3) Từ (2.13)=> =1328.83(KN/m2) Thỏa điều kiện (2.20) (KN/m2) > >0 *Cặp Mmax=108.9KNm ,Ntu =2568.4KN,Qtu =38.7KN - Tổng trọng lượng tiêu chuẩn của khối móng qui ước  2568.4+(897.2+404.25+4175)=8044.45(KN) - Mômen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối móng qui ước  =108.9+38.7 (2+22)=1037.7(KNm) - Ưng suất lớn nhất và nhỏ nhất ở đáy khối móng qui ước  = Trong đó : 19.36m3 < (KN/m2) >0 *Cặp Mmin=-125.1KNm ,Ntu =2911.2KN,Qtu =34.3KN - Tổng trọng lượng tiêu chuẩn của khối móng qui ước  2911.2+(897.2+404.25+4175)=8387.65(KN) - Mômen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối móng qui ước  = -125.1+34.3(2+22)=698(KNm) - Ưng suất lớn nhất và nhỏ nhất ở đáy khối móng qui ước  = (2.31) Trong đó : 19.36m3 < (KN/m2) >0 2.3.4.2 Kiểm tra tính lún (theo trạng thái giới hạn thứ hai) Hình 2.10 Biểu đồ phân bố ứng suất (KN/m2) - Dùng phương pháp phân tầng cộng lún để tính lún cho móng . - Ta tiến hành chia lớp đất từ đáy mũi cọc trở xuống thành từng lớp nhỏ hi,chọn hi =0.5m + Ứng suất bản thân của đất ở đáy khối móng quy ước : = = 9.1424 =219.4 (KN/m2) . Trong đó : =9.14(KN/m2) + Ứng suất gây lún ở đáy khối móng quy ước : = - = 362.9 – 219.4 = 143.5(KN/m2) + Phân bố ứng suất trong nền đất : Ứng suất do đất nền : sbtZi = Shi gII (2.34) Ứng suất do tải trọng: sglZi = K0 (2.35) Với , tra trong bảng 3-7 sách “HDĐA NỀN VÀ MÓNG” BAÛNG1.3 BAÛNG ÖÙNG SUAÁT DO TLBT & ÖÙNG SUAÁT GAÂY LUÙN Lớp đất Điểm Z (m) Ko (KN/m2) (KN/m2) Sét pha cát 0 0 1.196 0 1 143.5 219.4 1 0.5 1.196 0.231 0.984 141.2040 223.965 2 1 1.196 0.462 0.955 137.0425 228.53 3 1.5 1.196 0.693 0.886 127.1410 233.095 4 2 1.196 0.924 0.805 115.5175 237.66 5 2.5 1.196 1.155 0.712 102.1720 242.225 6 3 1.196 1.386 0.625 89.6875 246.79 7 3.5 1.196 1.617 0.542 77.7770 251.355 8 4 1.196 1.848 0.474 68.0190 255.92 9 4.5 1.196 2.079 0.412 59.1220 260.485 10 5 1.196 2.309 0.360 51.6600 265.05 11 5.5 1.196 2.540 0.317 45.4895 269.615 12 6 1.196 2.771 0.278 39.8930 274.18 13 6.5 1.196 3.002 0.248 35.5880 278.745 14 7 1.196 3.233 0.219 31.4265 283.31 15 7.5 1.196 3.464 0.197 28.2695 287.875 Giới hạn nền lấy đến điểm 10 có độ sâu Z = 5m kể từ vị trí mũi cọc trở xuống Ta có : sglZi = 51.66 (KN/m2 ) < 0.2sbtZi = 0.2 265.05 = 533.01 (KN/m2) Nên giới hạn nền để tính lún lấy tại điểm 10 Độ lún của nền: + Độ lún tại tâm móng được tính theo công thức: S = (2.35) Trong đó : - E =14160 kN/m2 : Modul biến dạng của lớp đất thứ 4 - Theo TCVN 15-70 : cho mọi loại đất Từ (2.35)=> SA= =0.0287m=2.87cm Vậy : SA = 2.87(cm) Thỏa điều kiện lún cho phép. 2.3.5 Xác định chiều cao và tính thép đài cọc 2.3.5.1 Xác định chiều cao đài +Để đảm bảo điều kiện chọc thủng qua đài, chiều cao làm việc của đài ho được xác định từ điều kiện : (2.36) Hình 2.15 Đài cọc dưới cột Trong đó : Lực gây chọc thủng là tổng của các đầu cọc nằm ngoài tháp chọc thủng ở phía có phản lực max Pct =4Pmax =4754.4=3017.6KN Utb : giá trị trung bình của chu vi hai đáy của tháp xuyên thủng Đáy lớn : Ul=2(900+1750)=5300mm Đáy bé : Ub=2(400+600)=2000mm Utb =0.5(5300+2000) =3650mm Từ (1.36)=> Chọn hđ =1.2m sẽ đảm bảo điều kiện chọc thủng qua đài 2.3.5.2 Tính toán cốt thép cho đài cọc Hình 2.16 Vị trí ngàm của đài móng Ta xem đài cọc làm viêc như một consle ngàm vào cột tại mép cột ,lực tác dụng chính là phản lực đầu cọc - Mômen tương ứng với mặt ngàm I-I: . (2.37) Với P1 = Pmax = 757.4KN r1 =0.925m Từ (2.37)=>MI = (754.4+754.4) 0.925= 1395.6(KNm) - Diện tích cốt thép đặt cho đài cọc theo phương cạnh ngắn : Chọn a=5cm , ho = hđ – a = 120 – 15 =105(m). =52.74cm2 (2.38) Chọn 15f 22 (As =57.015cm2) - Khoảng cách cốt thép bố trí : (2.39) - Mômen tương ứng với mặt ngàm II-II: . (2.40) Với P1 = Pmax = 754.4 KN P2 = Ptb =692.1 KN P2 = Pmin = 629.8 KN r1 =0.425m Từ (2.40)=>MI = (754.4+692.1+629.8) 0.425= 882.43 (KNm) - Diện tích cốt thép đặt cho đài cọc theo phương cạnh dài : Chọn a=5cm , ho = hđ – a = 120 – 15 =105(m). =33.49cm2 Chọn 16f 18 (As =40.72cm2) - Khoảng cách cốt thép bố trí : Lưới thép trên đặt theo cấu tạo f12a200 2.4 TÍNH TOÁN MÓNG M3 2.4.1 Nội lực BẢNG 1.4 NỘI LỰC TÍNH TOÁN MÓNG M3 Nội lực N1 (KN) N2 (KN) Q1 (KN) Q2 (KN) M1 (KNm) M3 (KNm) Tiêu chuẩn 3208 4243.3 -33.5 6.3 -120 56.4 Tính toán 3689 4879.8 -38.5 7.2 -138 64.8 Trong đó : hệ số vượt tải ,lấy n=1.15 2.4.2 Chọn chiều sâu chôn móng - Chọn chiều sâu chôn móng thoả điều kiện làm việc của móng cọc đài thấp( nghĩa là thoả điều kiện cân bằng tải ngang và áp lực bị động ) . Giả sử : móng được chôn trong lớp đất1 Bđ=1m thì ta sẽ có : - Kiểm tra điều kiện móng làm việc là móng cọc đài thấp áp dụng theo công thức : hmin=tg(450-j /2)*1.58 m . (2.1) -Để đầu cọc không dich chuyển và cột không bị uốn ta phải đặc cọc ở độ sâu sao cho đủ ngàm vào đất : hm > 0.7* hmin = 1.1 m Vậy chọn hm = 2m Sức chịu tải của cọc theo vật liệu : Pvl =2012.53(KN) Sức chịu tải của cọc theo cơ lý đất nền : =1326(KN) Sức chịu tải của cọc theo cường độ đất nền : =976.6(KN) Từ các kết quả trên ta có sức chịu tải của cọc thi công bằng phương pháp đóng là : [ P ] = min( Pvl ; ; Qa ) = = 976.6 (kN). 2.4.3 Xác định tâm đáy móng Hình 2.17 Vị trí ngàm của đài móng Ta có m + n =3.4=>n=3.4-m Lấy mômen tại tâm móng k Tổng lực dọc truyền xuống móng : 2.4.4Xác định số lượng cọc và bố trí cọc - Ap lực tính toán giả định tác dụng lên đế đài do phản lực đầu cọc gây ra: Ptt = = = 885.8(kN/m2) - Diện tích sơ bộ đế đài: Ađ = = =10.2 (m2) Với : + hm : chiều sâu chôn móng. + gtb = 20 (KN/m) : Trọng lượng riêng trung bình của đài và đất trên đài  - Trọng lượng của đài và đất trên đài được xác định sơ bộ như sau : Nđtt = n Ađ hm gtb (kN) =1.1510.2220=469.2(KN) - Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài: SNtt = + Nttđ (kN) =8568.8+469.2=9038(KN) - Số lượng cọc sơ bộ : nc = =11.1 ( coïc ) Với b =1.2¸1.6 là hệ số khi kể đến ảnh hưởng của moment.Chọn b =1.2 Chọn 12 cọc để bố trí . 2.4.5 Kieåm tra phaûn löïc ñaàu coïc: Hình 2.18 Sơ đồ xác định lực xuống cọc - Hệ số vượt tải: n=1.15 - Kiểm tra điều kiện : Pmax £ , Pmin ³ 0 -Diện tích thực tế của đài cọc : Ađ = ađ bđ=26=12m2 - Trọng lượng bản thân đài và đất đắp trên đài: Gđ = =1.1520212=552(KN) - Tổng mômen dưới đáy đài: = Mtt1 + Mtt2+ (Q1tt+ Q1tt )hm+ = -138+64+(-38.5+7.2)2-3689.31.9+4879.81.5 = 173.43(KNm) - Tổng tải thẳng đứng tại đáy đài: Ntt = + Gđ =8568.8+552=9120.8(KN) - Tải trọng truyền xuống cọc vì My=0 ta có công thức sau : = ( kN ) Pmax = 772.6(KN) < =885.8(KN) Pmin = 747.5(KN) > 0=> cọc làm việc chịu nén =>Thỏa diều kiện (1.16) 2.4.6 Kiểm tra ứng suất dưới mũi cọc 2.4.6.1 Kiểm tra ổn định nền dưới mũi cọc + Điều kiện ứng suất dưới mũi cọc : < 1.2 ; <  ; (2.20) > 0 . + Góc ma sát trong trung bình theo chiều dài cọc lc: Lớp đất Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3 Lớp 4 Góc ma sát trong jII(độ) 17o26’ 7o2’ 12o2’ 23o27’ Chiều dày lớp đất h (m) 4 8 5 6 =14o12’ (2.21) Góc truyền lực +Kích thước khối móng qui ước : Bề rộng của đáy khối khối quy ước : Bqu =(Lđ-2d)+2lctga =(2-20.2)+222tg3o33’=4.33m Lqu =(Lđ-2d)+2lctga =(6-20.2)+222tg3o33’=8.329m + Diện tích khối móng quy ước : Fqu = Lqu Bqu =8.3294.33=36.06m2 + Trọng lượng khối móng qui ước : ( kN ) Trong đó : Trọng lượng phần móng qui ước từ đế đài trở lên  1442.4(KN) Trọng lượng cọc nằm trong khối móng qui ước =808.5(KN) Với :=25(kN/m3) Trọng lượng của các lớp đất dưới đáy móng qui ước có độ cao từ mũi cọc đến đáy đài cọc (trừ đi phần thể tích đất bị cọc choán chỗ)  =(36.06 - 120.1225)(19.723+4.368+8.645+9.26)=6656.5(KN) + Kiểm tra áp lực tác dụng lên nền đất tại mũi cọc : *Cặp Nmax ,Mtu ,Qtu - Tổng trọng lượng tiêu chuẩn của khối móng qui ước  3208+4243.3+(1442.4+808.5+6656.5)=16358.7(KN) - Mômen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối móng qui ước  = Mtt1 + Mtt2+ (Q1tt+ Q1tt )(hm+lc)+ = -138+64+(-38.5+7.2)(2+22)-3689.31.9+4879.81.5 = -515.17(KNm) - Ứng suất lớn nhất và nhỏ nhất ở đáy khối móng qui ước  = Trong đó : 50.06m3 - Ưng suất trung bình ở đáy khối móng qui ước  453.6(KN/m2) (2.32) - Cường độ tính tóan của đất nến ở đáy khối móng qui ước  (2.33) Trong đó : A,B,D : Các hệ số được tra bảng phụ thuộc vào j của đất nền dưới mũi cọc ,với j =23o27’tra bảng 6.1 sách nền móng và tầng hầm nhà cao tầng tác giả GS.TSKH.NGUYỄN VĂN QUẢNG ta có A= 0.69 ,B=3.76 ,C=6.31 m1 ,m2: là hệ số làm việc của đất phụ thuộc tính chất đất nền và tính chất kết cấu của công trình ,tra bảng 6.2 sách nền móng và tầng hầm nhà cao tầng tác giả GS.TSKH.NGUYỄN VĂN QUẢNG ta có m1=1.2 ,m2 =1.1 ktc : là hệ số dộ tin cậy lấy bằng 1 :trọng lượng riêng của lóp dất dưới mũi cọc . : Trọng lượng thể tích trung bình của các lớp đất từ mũi cọc trở lên . 9.14(KN/m3) Từ (2.13)=> =1328.83(KN/m2) Thỏa điều kiện (2.20) (KN/m2) > >0 *Cặp Mmax ,Ntu ,Qtu Nội lực N1 (KN) N2 (KN) Q1 (KN) Q2 (KN) M1 (KNm) M3 (KNm) Tiêu chuẩn 2350 3339.7 40.9 103.3 114 182.5 - Tổng trọng lượng tiêu chuẩn của khối móng qui ước  2350+3339.7+(1442.4+808.5+6656.5)=14597(KN) Mômen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối móng qui ước  = Mtc1 + Mtc2+ (Q1tc+ Q1tc )(hm+lc)+ = 114.3+182.5+(40.9+103.3)(2+22)-2350.31.9+3339.71.5 = 4301.58(KNm) - Ứng suất lớn nhất và nhỏ nhất ở đáy khối móng qui ước  = Trong đó : 50.06m3 <(KN/m2) >0 *Cặp Mmin , Ntu , Qtu Nội lực N1 (KN) N2 (KN) Q1 (KN) Q2 (KN) M1 (KNm) M3 (KNm) Tiêu chuẩn 2414.2 3743 -38.5 -111.8 -133.4 -203 - Tổng trọng lượng tiêu chuẩn của khối móng qui ước  2414.2+3743+(1442.4+808.5+6656.5)=15064.6(KN) Mômen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối móng qui ước  = Mtc1 + Mtc2+ (Q1tc+ Q1tc )(hm+lc)+ = -133.4-203+(-38.5-111.8)(2+22)-2414.21.9+37431.5 = -2916.08(KNm) - Ứng suất lớn nhất và nhỏ nhất ở đáy khối móng qui ước  = <(KN/m2) >0 2.4.6.2 Kiểm tra tính lún (theo trạng thái giới hạn thứ hai) - Dùng phương pháp phân tầng cộng lún để tính lún cho móng . - Ta tiến hành chia lớp đất từ đáy mũi cọc trở xuống thành từng lớp nhỏ hi,chọn hi =0.5m + Ứng suất bản thân của đất ở đáy khối móng quy ước : = = 9.2224 =219.4 (KN/m2) . Trong đó : =9.22(KN/m2) + Ứng suất gây lún ở đáy khối móng quy ước : = - = 453.6 – 219.4 = 234.2 (KN/m2) + Phân bố ứng suất trong nền đất : Ứng suất do đất nền : sbtZi = Shi gII (2.34) Ứng suất do tải trọng: sglZi = K0 (2.35) Với , tra trong bảng 3-7 sách “HDĐA NỀN VÀ MÓNG” Hình 2.19 biểu đồ phân bố ứng suất (KN/m2) BAÛNG1.3 BAÛNG ÖÙNG SUAÁT DO TLBT & ÖÙNG SUAÁT GAÂY LUÙN Lớp đất Điểm Z (m) Ko (KN/m2) (KN/m2) Sét pha cát 0 0 1.693 0 1 234.2 219.4 1 0.5 1.693 0.231 0.985 230.687 223.965 2 1 1.693 0.462 0.956 223.895 228.53 3 1.5 1.693 0.693 0.89 208.438 233.095 4 2 1.693 0.924 0.81 189.702 237.66 5 2.5 1.693 1.155 0.719 168.390 242.225 6 3 1.693 1.386 0.632 148.014 246.79 7 3.5 1.693 1.617 0.549 128.576 251.355 8 4 1.693 1.848 0.479 112.182 255.92 9 4.5 1.693 2.079 0.416 97.427 260.485 10 5 1.693 2.309 0.365 85.483 265.05 11 5.5 1.693 2.540 0.321 75.178 269.615 12 6 1.693 2.771 0.281 65.810 274.18 13 6.5 1.693 3.002 0.25 58.550 278.745 14 7 1.693 3.233 0.222 51.992 283.31 15 7.5 1.693 3.464 0.198 46.372 287.875 Giới hạn nền lấy đến điểm 14 có độ sâu Z = 7m kể từ vị trí mũi cọc trở xuống Ta có : sglZi = 51.992 (KN/m2 ) < 0.2sbtZi = 0.2 283.31 = 56.662 (KN/m2) Nên giới hạn nền để tính lún lấy tại điểm 14 Độ lún của nền: + Độ lún tại tâm móng được tính theo công thức: S = (2.35) Trong đó : - E =14160 kN/m2 : Modul biến dạng của lớp đất thứ 4 - Theo TCVN 15-70 : cho mọi loại đất Từ (2.35)=> SA= =0.053m=5.3cm Vậy : SA = 5.3 (cm) Thỏa điều kiện lún cho phép. 2.4.7 Tính toán cốt thép cho đài cọc 2.4.7.1 Kiểm tra điều kiện chọc thủng của đài Chiều dài cọc ngàm vào đài : h=0.16 Chọn chiều cao đài cọc là : hđ = 1.5 Vẽ hình tháp xuyên thủng Ta thấy tháp xuyên thủng bao phủ lên các đầu cọc đảm bảo diều kiện chọc thủng . 2.4.7.2Tính theo phương ngắn : Chọn chiều cao ho 3d =30.35=1.05m chọn hđ =1.2m Ta xem đài cọc làm viêc như một consle ngàm vào cột tại mép cột ,lực tác dụng chính là phản lực đầu cọc Hình 2.20 Vị trí ngàm của đài móng Lực tác dụng đầu cọc tại vị trí bất kỳ : =747.5KN =752.2KN =756.87KN =761.5KN =766.17KN =770.8KN - Mômen tương ứng với mặt ngàm I-I: . (2.37) Từ (2.37)=>MI = (747.5+752.2+756.87+761.5+766.17+770.8) 0.425 = 1936(KNm) - Diện tích cốt thép đặt cho đài cọc theo phương cạnh ngắn : Chọn a=5cm , ho = hđ – a = 120 – 15 =105(m). =73.17cm2 (2.38) Chọn 32f 18 (As =81.44cm2) - Khoảng cách cốt thép bố trí : 2.4.7.3Tính theo phương dài: Ta xem móng như một dầm đơn giản lật ngược có 2 đầu thừa ,chịu tác dụng của phản lực đầu cọc Hình 2.21 Sơ đồ tính Hình 2.22 Biểu đồ mômen Lớp thép trên Mmax=573.36KNm Chọn a=5cm , ho = hđ – a = 120 – 15 =105(m). =21.67cm2 Chọn 13f 18 (As =33.085cm2) - Khoảng cách cốt thép bố trí : Lớp thép dưới M=1427.52KNm Chọn a=5cm , ho = hđ – a = 120 – 15 =105(m). =53.95cm2 Chọn 16f 22 (As =60.816cm2) - Khoảng cách cốt thép bố trí : *Bố trí thép được thể hiện chi tiết trong bản vẻ kết cấu cccóóóddd PHƯƠNG ÁN 2 : MÓNG CỌC KHOAN NHỒI 3.1 KHÁI QUÁT VỀ CỌC KHOAN NHỒI : Theo “TCXD 205 : 1998 _ Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế”, cọc nhồi là cọc được thi công tạo lỗ trước trong đất, sau đó lỗ được lấp đầy bằng bê tông có hoặc không có cốt thép. Việc tạo lỗ được thực hiện bằng phương pháp khoan, đóng ống hay phương pháp đào khác. Được thiết kế cho các công trình cầu đường, thủy lợi, dân dụng và công nghiệp. Đối với việc xây dựng nhà cao tầng ở Thành phố Hồ Chí Minh trong điều kiện xây chen, khả năng áp dụng cọc khoan nhồi đã được phát triển và có nhiều tiến bộ. Cọc khoan nhồi sau khi thi công thường được kiểm tra chất lương bằng các phương pháp sau : thí nghiệm nén tĩnh, siêu âm, đo sóng ứng suất hay tia g… Cọc nhồi có đường kính bằng và nhỏ hơn 600mm được gọi là cọc nhồi có đường kính nhỏ, cọc nhồi có đường kính lớn hơn 600mm được gọi là cọc nhồi có đường kính lớn. Cọc khoan nhồi có các ưu khuyết điểm sau : + Ưu điểm : - Có khả năng chịu tải lớn, sức chịu tải của cọc khoan nhồi với đường kính lớn và chiều sâu lớn có thể chịu tải hàng nghìn tấn. - Không gây ảnh hưởng chấn động đối với các công trình xung quanh, thích hợp với việc xây chen ở các đô thị lớn, khắc phục các nhược điểm của các loại cọc đóng khi thi công trong điều kiện này . - Có khả năng mở rộng đường kính và chiều dài cọc đến mức tối đa. Hiện nay có thể sử dụng loại đường kính cọc khoan nhồi từ 60cm đến 250cm hoặc lớn hơn. Chiều sâu cọc khoan nhồi có thể hạ đến độ sâu 100m (như công trình cầu Mỹ Thuận). Trong điều kiện thi công cho phép, có thể mở rộng đáy hoặc mở rộng bên thân cọc với các hình dạng khác nhau như các nước phát triển đang thử nghiệm. - Lượng cốt thép bố trí trong cọc khoan nhồi thường ít so với cọc đóng (đối với cọc đài thấp) - Có khả năng thi công cọc qua các lớp đất cứng nằm xen kẻ hay qua các lớp cát dày mà không thể ép được. + Khuyết điểm : - Giá thành thường cao so với phương án móng cọc khác như cọc ép và cọc đóng . - Công nghệ thi công đòi hỏi kỹ thuật cao, để tránh các hiện tượng phân tầng (có lỗ hổng trong bê tông) khi thi công đổ bê tông dưới nước có áp, có dòng thấm lớn hoặc đi qua các lớp đấy yếu có chiều dày lớn (các loại bùn, các loại cát nhỏ, cát bụi bão hoà thấm nước). - Biện pháp kiểm tra chất lượng bê tông cọc thường phức tạp nên gây tốn kém Việc khối lượng bê tông thất thoát trong quá trình thi công do thành lổ khoan không đảm bảo và dể bị sập cũng như việc nạo vét ở đáy lổ khoan trước khi đổ bê tông dễ gây ra ảnh hưởng xấu đối với chất lượng thi công cọc. - Ma sát bên thân cọc có phần giảm đi đáng kể so với cọc đóng và cọc ép do công nghệ khoan tạo lỗ - Ở nước ta các công trình nhà cao tầng đã xây dựng trong các thành phố lớn như Hà Nội, Tp. Hồ Chí Minh hầu hết đều dùng móng cọc nhồi. Thực tế cho thấy việc sử dụng móng cọc khoan nhồi cho nhà cao tầng là hợp lý. 3.2 TÍNG MÓNG M1(cột E’) Nội lực Ntc0 = 3190.5KN => Ntt0 = Ntc0 n = 3190.51.15=3669KN Mtco = 129.1 KNm => Mtto = Mtcon = 129.1 1.15=148.4 KNm Qtco =56.1 KN => Qtto = Qtco n = 56.11.15 = 65.5KN 3.2.1 Chọn chiều sâu chôn móng - Chọn chiều sâu chôn móng thoả điều kiện làm việc của móng cọc đài thấp( nghĩa là thoả điều kiện cân bằng tải ngang và áp lực bị động ) . Giả sử : móng được chôn trong lớp đất thứ 1 Bđ=1m thì ta sẽ có : - Kiểm tra điều kiện móng làm việc là móng cọc đài thấp áp dụng theo công thức như sau: hmin=tg(450-j /2)*1.87 m . (3.1) -Để đầu cọc không dich chuyển và cột không bị uốn ta phải đặc cọc ở độ sâu sao cho đủ ngàm vào đất : hm > 0.7* hmin = 1.32 m Vậy chọn hm = 2m 3.2.2. Chọn vật liệu và kích thước cọc : - Chiều dài cọc 26.7 m, đọan cọc ngàm vào bệ 0.7m,đoạn cọc còn lại là 26m. Mũi cọc cắm vào lớp 4 ,sét pha cát,màu nâu vàng nhạt đến nâu đỏ nhạt vân xám trắng ,độ dẻo cao ,trạng thái nữa cứng . - Chọn đường kính cọc khoan nhồi D = 0,8 m => Ac = = = 5024 cm2 = 0.5024 m2 u = - Vật liệu: bê tông cọc nhồi B25 (Mác 300) có : + Cường độ chịu nén của bê tông : Rb = 14.5 (MPa)=145(daN/cm2) + Cường độ chịu kéo của bê tông : Rbt = 1.05 (MPa) =10.5(daN/cm2) - Thép AII có : + Cường độ chịu nén, chịu kéo tính tóan Rs = Rsc = 280 MPa = 2800 daN/cm2 + Cường độ tính cốt thép ngang: Rsw= 175 MPa = 1750 daN/cm2 + Modul đàn hồi : Es = 2.1x105 MPa = 2.1x106 daN/cm2 . - Đường kính cốt thép ³ 12mm và bố trí đều chu vi cọc , Dùng đai f8 s200, đai xoắn liên tục. - Theo quy phạm hàm lượng cốt thép trong cọc khoan nhồi m ³ 0,4¸0,65% => Diện tích cốt thép As = x(0,4¸0,65)% = x(0,4¸0,65)% % = (20¸32.67)cm2 => Cốt thép trong cọc dùng12f18 (As = 30.54cm2) 3.2.3 Xác định sức chịu tải của cọc khoan nhồi : 3.2.3.1 Sức chịu tải của cọc theo điều kiện vật liệu : Ø Sức chịu tải tính toán của cọc theo điều kiện vật liệu được xác định theo công thức : Qu = QVL = ( RuAp + RanAa ) (3.2) Trong đó · Ru : cường độ tính toán của bê tông cọc nhồi được xác định như sau Đối với cọc đổ bê tông trong dung dịch sét : nhưng không lớn hơn 60 daN/cm2 Với R – Mác thiết kế của bê tông cọc là 300 daN/cm2 => > 60 daN/cm2 => nên lấy Ru = 60 daN/cm2 Aa : Diện tích tiết diện ngang của cốt thép dọc trục (Aa = 25.136 cm2) Ap : Diện tích tiết diện cọc =>Ap = Ac - Aa = 5024 – 25.136 = 4998.864cm² Ran : Cường độ tính toán của cốt thép, khi thép nhỏ hơn f28mm thì : Ran = nhưng không lớn hơn 2200 daN/cm2 RC : giới hạn chảy của cốt thép, với thép AII lấy Rs = 2800 daN/cm2 Þ daN/cm2 =>Vậy khả năng chịu lực của cọc theo vật liệu : Từ (3.2)=>QVL = 60 x 4998.864 + 2000 x 30.54 = 361011.84daN = 3610 KN 3.2.3.2. Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền : Ta có công thức xác định sức chịu tải cho phép của cọc theo đất nền A.Tra phụ lục A TCXD - 205 :1998 (3.3) Trong đó: + ktc : Hệ số độ tin cậy lấy bằng 1,4 dựa trên quy phạm + Qa : Sức chịu tải của đất nền + Qtc = m .( mR . qp. Ap+ U . å mf . fsi . li) Với * qp : cường độ tính toán chịu tải của đất ở mũi cọc. * m : Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, lấy bằng 1.0 * mR :Hệ số làm việc của đất ở mũi cọc ,lấy mR=1 trong mọi trường hợp * mf : Hệ số làm việc của đất ở mặt bên cọc ( tra bảng A.5 trang 58,59 TCXD – 205 : 1998 cọc nhồi dưới nước hoặc dung dịch sét trong đất cát) => mf = 0.6 * Ap : Diện tích tiết diện ngang chân cọc Ap = = = 0,5024 m2 * U :Chu vi tiết diện ngang cọc =>u =p xd = 3,14 x 0,8 = 2,512 m * li : Chiều dày lớp đất thứ i tiếp xúc với mặt bên của cọc + Xác định cường độ chịu tải của đất qp (KN/m2) lấy theo yêu cầu điều A.8 TCXD 205-1998 : qp = 0,75 . b . (g’I . dp . A0k + a . gI . L . B0k ) (3.4) Trong đó : + g’I:Trị tính toán của trọng lượng thể tích đất ở phía dưới mũi cọc(g’I = 9.13KN/m3) + g I : Trị tính toán trung bình của trọng lượng thể tích đất ở phía trên mũi cọc 9.14(KN/m3) (3.5) + a , b , , là hệ số không thứ nguyên tra bảng A.6 trang 60 TCXD 205 : 1998 phụ thuộc vào góc ma sát trong j và + Với j = 23o27’ tra bảng A.6 => a = 0,45 ; b = 0,31 ; A0k = 10.2 ; B0k = 20 qp= 0,75 x 0,31 x(9.13x0,8x10.2+0,45x 9.14x22.7x20)=455.4KN/m2 Ø Xác định li , fsi bằng cách chia các lớp đất ra thành các phân tố đồng chất , có chiều dày 2.0 m , như hình vẽ : Ø fsi : cường độ tính toán của lớp đất thứ i theo mặt xung quanh cọc (tra bảng A.2 : TCXD 205-1998 phụ thuộc vào độ sâu trung bình của các phân lớp đất Zi) BẢNG 3.1 BẢNG XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI MA SÁT XUNG QUANH CỌC lớp đất hi(m) Zi(m) B(%) fi(KN/m2) U.mf.fi.Li(KN) Sét lẫn thực vật 1 2.5 0.44 21.2 53.25 2 4 0.44 25 125.60 Bùn sét 2 6 1.74 0.047 0.24 2 8 1.74 0.047 0.24 2 10 1.74 0.047 0.24 2 12 1.74 0.047 0.24 Sét vàng nâu 2 14 0.32 47.44 238.34 2 16 0.32 49.32 247.78 1 17.5 0.32 50.7 127.36 Sét pha cát 2 19 0.22 73.08 367.15 2 21 0.22 75.92 381.42 2 23 0.22 78.96 396.70 2 25 0.22 82 411.97 2 27 0.22 84.24 423.22 Tổng 2773.74 Hình 3.1 Sô ñoà xaùc ñònh söùc chòu taûi cuûa coïc ØVậy sức chịu tải của đất nền là : Từ (3.4)=>Qtc = m . ( mR . qp. Ap+ U . å mf . fi . li) = 1.0x(1x455.4x0.5024 +2773.4) =3002.2(KN) ØSức chịu tải cho phép của cọc theo tính chất cơ lý của đất nền : (3.6) 3.23.3. Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ đất nền (TCXD205 – 1998 ) Ø Sức chịu tải cho phép của cọc được tính theo công thức : (3.7) Trong đó : + FSS : Hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên = 1.5 ¸ 2 (lấy 2) + FSp : Hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc = 2 ¸ 3 (lấy 3) + Ap : Diện tích tiết diện ngang mũi cọc Ap = 0.5024 (m2) + qp : Cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc Với qp = c x Nc + x Nq + g x dp x Ng (theo TCXD 205 : 1998 ) * : Ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng tại độ sâu mũi cọc do trọng lượng bản thân đất =>= SgIhi =19.7x5+4.27x8+8.5x5+9.13x10 = 266.46(KN/m2) * g:Dung trọng đẩy nổi của đất ở độ sâu mũi cọc ( g đn= 9.13KN/m3) * c : Lực dính của lớp đất dưới mũi cọc ( c = 23.8 KN/m2) * Nc, Nq, Ng : Hệ số sức chịu tải phụ thuộc vào góc ma sát của đất j (tra theo bảng 3.5 “Giá trị các hệ số sức chịu tải của Terzaghi”, trang 174, sách Nền Móng của Châu Ngọc Ẩn) Vôùi = 23027’ =>Nq = 10.58 ;Nc = 22.36;Ng = 5 dp : Đường kính mũi cọc (dp = 0.8 m) =>qp = 23.8 22.36 +266.4610.58+9.130.85= 3387.8 (kN/m2) * Tính Qs (Sức chịu tải do ma sát xung quanh cọc) (3.8) * As : Diện tích xung quanh của cọc tiếp giáp với đất * fs : Ma sát bên tác dụng lên cọc =>Vậy : Qs= + u : Chu vi mặt cắt ngang cọc ( u = 2.512 m ) +li : Chiều cao lớp đất thứ i + fi= s x tgja = ca + stbvi x tgja (3.9) ca: Lực dính giữa thân cọc và đất (KN/m2) ,với cọc BTCT ca = c ja : Góc ma sát giữa cọc và đất, cọc BTCT lấy ja = j s: Ứng suất hữu hiệu theo phương vuông góc với mặt bên cọc stbvi: Ứng suất trung bình do trọng lượng bản thân gây ra *Tính fs -Lớp đất 1 Dung trọng tự nhiên :=19.7 (KN/m3) Lực dính đơn vị :CI=21 (KN/m2) Góc ma sát trong : jI =17o25’ Chiều dày lớn đất 1 : l1 =4m Từ (3.9)=> 157.265(kN/m) -Lớp đất 2 Dung trọng đẩy nổi : =4.27 (KN/m3) Lực dính đơn vị : CI=2.5 (KN/m2) Góc ma sát trong : jI =7o05’ Chiều dày lớn đất 1 : l1 =8m Từ (3.9)=> =167.177(kN/m) -Lớp đất 3 Dung trọng đẩy nổi : =8.5 (KN/m3) Lực dính đơn vị : CI =29.8 (KN/m2) Góc ma sát trong : jI =12o11’ Chiều dày lớn đất 1 : l1 =5m Từ (3.9)=> = 332.2(kN/m) -Lớp đất 4 Dung trọng đẩy nổi :=9.13 (KN/m3) Lực dính đơn vị : CI= 23.8 (KN/m2) Góc ma sát trong : jI =23o21’ Chiều dày lớn đất 1 : l1 =10m = 1050.23(kN/m) Ø Sức chịu tải do ma sát xunh quanh cọc Từ(3.8)=>=2.512(157.265+167.177+332.176+1050.23) =4288.5 (kN) Ø Sức chịu tải cho phép của cọc theo chỉ tiêu cường độ đất nền là : = Ø So sánh các trường hợp sức chịu tải cho phép ta có : Qa = min (Pvl ; Pd ; PBdn ) = min [ 3610(KN) ; 2144.4(KN) ; 2711.6(KN) ] Ø Lấy Qa = Pd =2144.4(KN) 3.2.4 Xác định sơ bộ kích thước đài cọc : - Khoảng cách giữa các cọc trong đài là : e ≥ 3d = 3 x 0.8 = 2.4 m - Áp lực tính toán giả định tác dụng lên đế đài do phản lực đầu cọc Ptt = = = 372.3(KN/m2) - Diện tích sơ bộ đế đài: Ađ = = = 11.2m2 Trong đó : gtb = 20 KN/m3 Dung trọng trung bình của đài và đất trên đài hm = 2m chiều sâu chôn móng - Trọng lượng của đài và đất trên đài: Nttđ = n x Fđ x hđ x g = 1.1 x 11.2 x 20 x 2 = 492(KN) - Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài: Ntt = Ntt0 + Nttđ = 3669+492=4047.3(KN) 3.2.5 Xác định số lượng cọc : - Số lượng cọc sơ bộ: nc ³ k = 1.4 x = 2.7cọc Ø Trong đó : k là hệ số xét đến ảnh hưởng Moment tác động lên móng cọc , giá trị lấy từ 1-1.5 tuỳ vào giá trị Moment ( sách Nền Móng của Châu Ngọc Ẩn ) => Chọn số lượng cọc sơ bộ nc = 3 cọc Ø Trong phương pháp tính toán theo móng khối qui ước như trong các qui phạm Việt Nam , thì việc tính toán hiệu ứng nhóm không cần thiết vì hiệu ứng này đã được xem xét trong hoạt động chung của các cọc và đất trong móng khối qui ước 3.2.6 Kieåm tra phaûn löïc ñaàu coïc: Hình 3.2 Sơ đồ xác định lực xuống cọc - Kiểm tra điều kiện : Pmax £ , Pmin ³ 0 -Diện tích thực tế của đài cọc : Ađ = ==8.045m2 - Trọng lượng bản thân đài và đất đắp trên đài: Gđ = =1.15208.045=185(KN) - Tổng mômen dưới đáy đài: = Mtt0 + Qott.hm =148.4+65.52=279.4(KNm) - Tổng tải thẳng đứng tại đáy đài: Ntt = Ntt0 + Gđ =3669+185=3854(KN) - Tải trọng truyền xuống cọc vì Mx=0 ta có công thức sau : = ( kN ) (3.9) Pmax = 1401(KN) < =2144.4(KN) Pmin = 1168.3(KN) > 0=> cọc làm việc chịu nén =>Thỏa diều kiện (2.16) 3.2.7 Kiểm tra ứng suất dưới mũi cọc 3.2.7.1 Kiểm tra ổn định nền dưới mũi cọc + Điều kiện ứng suất dưới mũi cọc : < 1.2 ; <  ; (3.10) > 0 . + Góc ma sát trong trung bình theo chiều dài cọc lc: Lớp đất Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3 Lớp 4 Góc ma sát trong jII(độ) 17o26’ 7o2’ 12o2’ 23o27’ Chiều dày lớp đất h (m) 4 8 5 10 =15o33’ (3.11) Góc truyền lực +Kích thước khối móng qui ước : Bề rộng của đáy khối khối quy ước :. Bqu =(e+D)+2lctg =(2.4+0.8)+226tg3o53’=6.73m (3.12) + Diện tích khối móng quy ước : Fqu = =19.6m2 + Quy đổi hình tam giác đều thành hình vuông tương đương Ta có cạnh hình vuông a2 = Fqu => Vì vậy ta tính lún cho hình vuông tương đương có cạnh a + Trọng lượng khối móng qui ước : ( kN ) Trong đó : Trọng lượng phần móng qui ước từ đế đài trở lên  (KN) Trọng lượng cọc nằm trong khối móng qui ước =979.68(KN) Với :=25(kN/m3) Trọng lượng của các lớp đất dưới đáy móng qui ước có độ cao từ mũi cọc đến đáy đài cọc (trừ đi phần thể tích đất bị cọc choán chỗ) =(19.6-30.5024) (19.723+4.368+8.645+9.210)=4147.6(KN) + Kiểm tra áp lực tác dụng lên nền đất tại mũi cọc với các cặp nội lực  : * Cặp Nmax=3190 KN ,Mtu =129.1KNm,Qtu =56.1KN - Tổng trọng lượng tiêu chuẩn của khối móng qui ước  3190+(784+979.68+4147.6)=9101.3(KN) - Mômen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối móng qui ước  =129.1+56.1 (2+26)=1700(KNm) - Áp lực tiêu chuẩn ở đáy khối quy ước: = (3.13) Theo trục Y: ey = = (m) - Ưng suất trung bình ở đáy khối móng qui ước  452.8(KN/m2) - Cường độ tính tóan của đất nến ở đáy khối móng qui ước  (3.14) Trong đó : A,B,D : Các hệ số được tra bảng phụ thuộc vào j của đất nền dưới mũi cọc ,với j =23o27’tra bảng 6.1 sách nền móng và tầng hầm nhà cao tầng tác giả GS.TSKH.NGUYỄN VĂN QUẢNG ta có A= 0.69 ,B=3.76 ,C=6.31 m1 ,m2: là hệ số làm việc của đất phụ thuộc tính chất đất nền và tính chất kết cấu của công trình ,tra bảng 6.2 sách nền móng và tầng hầm nhà cao tầng tác giả GS.TSKH.NGUYỄN VĂN QUẢNG ta có m1=1.2 ,m2 =1.1 ktc : là hệ số dộ tin cậy lấy bằng 1 :trọng lượng riêng của lớp đất dưới mũi cọc . : Trọng lượng thể tích trung bình của các lớp đất từ mũi cọc trở lên . 9.22(KN/m3) Từ (3.14)=> =1512(KN/m2) Thỏa điều kiện (3.10) (KN/m2) > >0 *Cặp Mmax=151.3KNm ,Ntu =2914.6KN,Qtu =87.2KN - Tổng trọng lượng tiêu chuẩn của khối móng qui ước  2914.6+(784+979.68+4147.6)=8825.3(KN) - Mômen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối móng qui ước  =151.3+87.2(2+26)=2592.9(KNm) - Ưng suất lớn nhất và nhỏ nhất ở đáy khối móng qui ước  = Theo trục Y: ey = = (m) < (KN/m2) >0 *Cặp Mmin=-147.3KNm ,Ntu =1809.2KN,Qtu =79.6KN - Tổng trọng lượng tiêu chuẩn của khối móng qui ước  1809.2 + (784+979.68+4147.6)=7720.48(KN) - Mômen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối móng qui ước  = -147.3+79.6(2+26)=2081.5(KNm) - Ưng suất lớn nhất và nhỏ nhất ở đáy khối móng qui ước  = (3.14) Theo trục Y: ey = = (m) < (KN/m2) >0 3.2.7.2 Kiểm tra tính lún (theo trạng thái giới hạn thứ hai) - Dùng phương pháp phân tầng cộng lún để tính lún cho móng . - Ta tiến hành chia lớp đất từ đáy mũi cọc trở xuống thành từng lớp nhỏ hi,chọn hi =0.5m Hình 3.3 biểu đồ phân bố ứng suất (KN/m2) + Ứng suất bản thân của đất ở đáy khối móng quy ước : = = 9.2228 =258.16 (KN/m2) . Trong đó : =9.22(KN/m2) + Ứng suất gây lún ở đáy khối móng quy ước : = - = 452.8 – 258.16 = 194.6(KN/m2) + Phân bố ứng suất trong nền đất : Ứng suất do đất nền : sbtZi = Shi gII (3.15) Ứng suất do tải trọng: sglZi = K0 (3.16) Với , tra trong bảng 3-7 sách “HDĐA NỀN VÀ MÓNG” BAÛNG 3.2 BAÛNG ÖÙNG SUAÁT DO TLBT & ÖÙNG SUAÁT GAÂY LUÙN Lớp đất Điểm Z (m) Ko (KN/m2) (KN/m2) Sét pha cát 0 0 1 0 1 194.600 258.16 1 0.5 1 0.226 0.977 190.207 262.76 2 1 1 0.451 0.939 182.810 267.36 3 1.5 1 0.677 0.849 165.239 271.96 4 2 1 0.903 0.750 145.965 276.56 5 2.5 1 1.129 0.641 124.660 281.16 6 3 1 1.354 0.545 106.134 285.76 7 3.5 1 1.580 0.457 88.893 290.36 8 4 1 1.806 0.391 76.058 294.96 9 4.5 1 2.032 0.330 64.171 299.56 10 5 1 2.257 0.285 55.495 304.16 11 5.5 1 2.483 0.245 47.749 308.76 12 6 1 2.709 0.214 41.599 313.36 13 6.5 1 2.935 0.187 36.431 317.96 14 7 1 3.160 0.164 31.928 322.56 15 7.5 1 3.386 0.146 28.421 327.16 Giới hạn nền lấy đến điểm 10 có độ sâu Z = 5m kể từ vị trí mũi cọc trở xuống Ta có : sglZi = 55.495 (KN/m2 ) < 0.2sbtZi = 0.2 304.76 = 60.832 (KN/m2) Nên giới hạn nền để tính lún lấy tại điểm 10 Độ lún của nền: + Độ lún tại tâm móng được tính theo công thức: S = (3.17) Trong đó : - E =14160 kN/m2 : Modul biến dạng của lớp đất thứ 4 - Theo TCVN 15-70 : cho mọi loại đất Từ (3.17)=> SA= =0.035m=3.5cm Vậy : SA = 3.5 (cm) Thỏa điều kiện lún cho phép. 3.2.4Kiểm tra điều kiện chọc thủng của đài cọc . Tháp chọc thủng như hình vẽ - Chiều dài cọc ngàm vào đài : h1 = 0.15 (m) - Chiều cao của đài cọc là : hđ = 1.5 (m) - Chọn sơ bộ : h0 = hđ – h1 = 1.5 - 0.15 = 1.35(m) Vậy tháp chọc thủng bao phủ lên các đầu cọc đảm bảo điều kiện chọc thủng của đài 3.2.9 Tính toán cốt thép cho đài cọc Hình 3.4 Vị trí ngàm của đài móng Ta xem đài cọc làm viêc như một consle ngàm vào cột tại mép cột ,lực tác dụng chính là phản lực đầu cọc - Mômen tương ứng với mặt ngàm 1-1: . (3.18) Với P1 = Pmin = 1401KN P2 = Pmax = 1168.3 KN r1 =0.493m Từ (2.40)=>MI = (1401+1168) 0.493= 1266.5(KNm) - Diện tích cốt thép đặt cho đài cọc theo phương cạnh dài : Chọn a=5cm , ho = hđ – a = 150 – 15 =1305(m). =37.22cm2 Chọn 22f 18 (As =55.99cm2) - Khoảng cách cốt thép bố trí : Vì đài có dạng tam giác đều nên tính thép theo một phương rồi bố trí cho hai phương 3.3 KIỂM TRA CỌC CHỊU TẢI NGANG : - Giả sử đầu cọc được ngàm vào đài do đó đầu cọc chỉ chuyển vị ngang, không có chuyển vị xoay. Hình3.5 Sơ đồ chuyển vị của cọc trong đất - Mômen quán tính tiết diện ngang của cọc : J = = ´ 3.14´ 0.84 = 0.02m4 (3.19) - Độ cứng tiết diện ngang của cọc: Eb.J = 30 x 106 x 0,02 = 580000 KN.m2 = 58 x 104 (KN.m2) Eb: Mô đun đàn hồi của bê tông, Eb = 30 x 106 (KN/m2) - Chiều rộng quy ước bc của cọc : - Theo TCXD 205-1998 d ³ 0.8m bc = d + 1 = 0,8 + 1 = 1,8 m - Hệ số tỷ lệ k theo công thức: Cz = k x z - Chiều dài ảnh hưởng: lah = 2 x (d +1) = 2 x (0,8 +1) = 3,6 m => cọc nằm trong lớp đất lớp 2. Tra bảng G.1 TCXD 205 : 1998 , trang 72 dựa vào độ sệt B = 1.74 ta được giá trị K = 1500 KN/m4 (nội suy) - Biểu đồ biểu thị độ ảnh hưởng của các lớp đất trong phạm vi làm việc đến chiều dài của các lớp đất - Hệ số biến dạng m (3.20) - Chiều dài tính đổi của phần cọc trong đất : Le = abd.L = 0.34 ´ 28 = 9.54 m - Các chuyển vị dHH, dHM, dMH, dMM của cọc ở cao trình đáy đài do các ứng lực đơn vị đặt tại cao trình đáy đài . + dHH : chuyển vị ngang của tiết diện (m/KN) bởi Ho = 1 gây ra + dHM : chuyển vị ngang của tiết diện (1/KN) bởi Mo = 1 gây ra + dMH : góc xoay của tiết diện (1/KN) bởi Ho = 1 gây ra + dMM : góc xoay của tiết diện (1/KNm) bởi Mo = 1 gây ra Le = 9.54m >4m,cọc tựa lên đất,tra bảng G2TCXD205 : 1998/74 Þ Ao = 2.441 ; Bo = 1.621 ; Co = 1.751 = 1 x 10-4 (m/KN) (3.22) = 2.4 x 10-5 (1/KN) (3.23) = 8.9 x 10-6 (1/KNm) (3.24) - Lực cắt của cọc tại cao trình đáy đài : Qtt = 64.5 KN ( đối với 3 cọc) suy ra Hf = = 32.25KN - Vì đầu cọc bị ngàm cứng vào đài dưới tác dụng của lực ngang, trên đầu cọc có xuất hiện momen gọi là momen ngàm . Mf = (3.25) = (L0=0) Chuyển vị ngang yo(m) tại cao trình đáy đài: = -210-5 (rad) yo = Hf x dHH + Mf x dHM = 32.25 x 1 x 10-4 – 89.95 x 2.4 x 10-5 = 0.0001m - Chuyển vị của cọc ở cao trình đặt lực ngang Hf : = y0 = 0.001m = 0.1cm(L0 = 0) (3.26) Dn =0.1< [Sgh] = 1cm thỏa yêu cầu tính toán Kiểm tra độ bền của đất nền xung quanh cọc chịu lực ngang : (3.27) (3.29) Trong đó : gI =19.7 (KN/m3) ,jI =17o25’ , CI =21KN/m2 ,hệ số ,hệ số Hệ số : (3.30) Mp : mômen do tải trọng ngoài thường xuyên ,tính toán ở tiết diện tại mức mũi cọc . Mv : mômen do tải trọng tạm thời Le =15.663 >5 lấy Từ (3.30)=> Từ (3.29)=>=52.5(KN/m2) +Áp lực tính toán sz (kN/m2),mômen uốn Mz (kNm) , trong tiết diện cọc được tính toán theo công thức sau: ; (3.41) ; (3.42) - Bảng giá trị các hệ số tính toán cho biểu đồ Mz (KNm) với EJ K (KN/m4) abd (m-1) yo (m) yo (rad) Mf (KNm) Hf (KN) 58E+04 1500 0.34 0.0064 1.10-4 -70.55 32.25 BẢNG 3.3 MÔMEN UỐM MZ(KN/m) z ze A3 B3 C3 D3 Mz 0.00 0 0 0 1 0 -89.95 0.26 0.1 0 0 1 0.1 -80.46 0.53 0.2 -0.001 0 1 0.2 -71.05 0.79 0.3 -0.005 -0.001 1 0.3 -61.83 1.05 0.4 -0.011 -0.002 1 0.4 -52.75 1.32 0.5 -0.021 -0.005 0.999 0.5 -43.84 1.58 0.6 -0.036 -0.011 0.0998 0.6 45.52 1.84 0.7 -0.057 -0.02 0.996 0.699 -27.11 2.11 0.8 -0.085 -0.034 0.992 0.799 -19.14 2.37 0.9 -0.121 -0.055 0.985 0.897 -11.63 2.63 1 -0.167 -0.083 0.975 0.994 -4.61 2.89 1.1 -0.222 -0.122 0.96 1.09 2.15 3.16 1.2 -0.287 -0.173 0.938 1.183 8.60 3.42 1.3 -0.365 -0.238 0.907 1.273 14.69 3.68 1.4 -0.455 -0.319 0.866 1.358 20.41 3.95 1.5 -0.559 -0.42 0.881 1.437 19.58 4.21 1.6 -0.676 -0.543 0.739 1.507 31.15 4.47 1.7 -0.808 -0.691 0.646 1.566 36.26 4.74 1.8 -0.956 -0.867 0.53 1.612 41.13 5.00 1.9 -1.118 -1.074 0.385 1.64 45.97 5.26 2 -1.295 -1.314 0.207 1.646 50.68 5.79 2.2 -1.693 -1.906 -0.217 1.575 55.40 6.32 2.4 -2.141 -2.663 -0.941 1.352 69.33 6.84 2.6 -2.621 -3.6 -1.877 0.917 80.08 7.37 2.8 -3.103 -4.718 -3.408 0.197 117.19 7.89 3 -3.541 -6 -4.688 -0.891 99.75 9.21 3.5 -3.919 -9.544 -10.34 -5.854 112.05 10.53 4 -1.614 -11.7313 -17.919 -15 80.80 BẢNG 3.4 ÁP LỰC sz THEO ĐỘ SÂU (KN/m2) z ze A1 B1 C1 D1 sz 0.00 0 1 0 0 0 0.0000 0.26 0.1 1 0.1 0.005 0 1.7529 0.53 0.2 1 0.2 0.02 0.001 3.4397 0.79 0.3 1 0.3 0.045 0.005 5.0120 1.05 0.4 1 0.4 0.08 0.011 6.4111 1.32 0.5 1 0.5 0.125 0.021 7.6060 1.58 0.6 0.999 0.6 0.18 0.036 8.5600 1.84 0.7 0.999 0.7 0.245 0.057 9.2765 2.11 0.8 0.997 0.799 0.032 0.085 15.1669 2.37 0.9 0.995 0.899 0.405 0.121 9.8922 2.63 1 0.992 0.997 0.499 0.167 9.8613 2.89 1.1 0.987 1.095 0.604 0.222 9.5264 3.16 1.2 0.979 1.192 0.718 0.288 8.9615 3.42 1.3 0.969 1.287 0.841 0.365 8.1923 3.68 1.4 0.955 1.379 0.974 0.456 7.2489 3.95 1.5 0.937 1.468 1.115 0.56 6.1776 4.21 1.6 0.913 1.553 1.264 0.678 4.9811 4.47 1.7 0.882 1.633 1.421 0.812 3.7307 4.74 1.8 0.848 1.706 1.584 0.961 2.6197 5.00 1.9 0.795 1.77 1.752 1.126 1.2578 5.26 2 0.735 1.823 1.924 1.308 0.1496 5.79 2.2 0.575 1.887 2.272 1.72 -1.5442 6.32 2.4 0.347 1.874 2.609 2.105 -7.4213 6.84 2.6 0.033 1.755 2.907 2.724 -0.6109 7.37 2.8 -0.385 1.49 3.128 3.288 3.4633 7.89 3 -0.928 1.037 3.225 3.858 10.7649 9.21 3.5 -2.928 -1.272 2.463 4.98 5.2094 10.53 4 -5.853 -5.941 -0.927 4.548 2.8028 + Kiểm tra lại cốt thép đã chọn : 117.19 KNm + Diện tích cốt thép < 30.54cm2 thép ban đầu chọn là hợp lý . 3.4 TÍNG MÓNG M2(cột B) Nội lực Ntc0 = 3389.6KN => Ntt0 = Ntc0 n = 3389.61.15=3890.8KN Mtco = -115.6 KNm => Mtto = Mtcon = -115.6 1.15=-133 KNm Qtco =-31.7 KN => Qtto = Qtco n =- 31.71.15 = -36.5KN Trong đó n: hệ số vượt tải ,lấy n=1.15 3.4.1 Chọn chiều sâu chôn móng - Chọn chiều sâu chôn móng thoả điều kiện làm việc của móng cọc đài thấp( nghĩa là thoả điều kiện cân bằng tải ngang và áp lực bị động ) . Giả sử : móng được chôn trong lớp đất1 Bđ=1m thì ta sẽ có : - Kiểm tra điều kiện móng làm việc là móng cọc đài thấp áp dụng theo công thức như sau: hmin=tg(450-j /2)*1.4 m . -Để đầu cọc không dich chuyển và cột không bị uốn ta phải đặc cọc ở độ sâu sao cho đủ ngàm vào đất : hm > 0.7* hmin = 098 m Vậy chọn hm = 2m Sức chịu tải của cọc theo vật liệu : Pvl =3610(KN) Sức chịu tải của cọc theo cơ lý đất nền : =2144.4(KN) Sức chịu tải của cọc theo cường độ đất nền : =2411.6(KN) Từ các kết quả trên ta có sức chịu tải của cọc thi công bằng phương pháp đóng là : [ P ] = min( Pvl ; ;) = =PB = 2144.4 (kN). 3.4.2 Xác định sơ bộ kích thước đài cọc : - Khoảng cách giữa các cọc trong đài là : e ≥ 3d = 3 x 0.8 = 2.4 m - Áp lực tính toán giả định tác dụng lên đế đài do phản lực đầu cọc Ptt = = = 372.3(KN/m2) - Diện tích sơ bộ đế đài: Ađ = = = 11.85m2 Trong đó : gtb = 20 KN/m3 Dung trọng trung bình của đài và đất trên đài hm = 2m chiều sâu chôn móng - Trọng lượng của đài và đất trên đài: Nttđ = n x Fđ x hđ x g = 1.1 x 11.85 x 20 x 2 = 521.5(KN) - Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài: Ntt = Ntt0 + Nttđ = 3890.8+521.5=4412.3(KN) 3.4.3 Xác định số lượng cọc : - Số lượng cọc sơ bộ: nc ³ k = 1.4 x = 2.9cọc Ø Trong đó : k là hệ số xét đến ảnh hưởng Moment tác động lên móng cọc , giá trị lấy từ 1-1.5 tuỳ vào giá trị Moment ( sách Nền Móng của Châu Ngọc Ẩn ) => Chọn số lượng cọc sơ bộ nc = 4 cọc Ø Trong phương pháp tính toán theo móng khối qui ước như trong các qui phạm Việt Nam , thì việc tính toán hiệu ứng nhóm không cần thiết vì hiệu ứng này đã được xem xét trong hoạt động chung của các cọc và đất trong móng khối qui ước 3.4.4 Kieåm tra phaûn löïc ñaàu coïc: Hình 3.6 Sơ đồ xác định lực xuống cọc - Hệ số vượt tải: n=1.15 - Kiểm tra điều kiện : Pmax £ , Pmin ³ 0 -Diện tích thực tế của đài cọc : Ađ =LđBđ = 3.63.6=12.96m2 - Trọng lượng bản thân đài và đất đắp trên đài: Gđ = =1.152012.96=299(KN) - Tổng mômen dưới đáy đài: = Mtt0 + Qott.hm =-133+-36.52=-206(KNm) - Tổng tải thẳng đứng tại đáy đài: Ntt = Ntt0 + Gđ =3890.8+299=4189.8(KN) - Tải trọng truyền xuống cọc vì Mx=0 ta có công thức sau : = ( kN ) Pmax = 1090.37(KN) < =2144.4(KN) Pmin = 1004.6(KN) > 0=> cọc làm việc chịu nén =>Thỏa diều kiện (2.16) 3.4.5 Kiểm tra ứng suất dưới mũi cọc 3.4.5.1 Kiểm tra ổn định nền dưới mũi cọc + Điều kiện ứng suất dưới mũi cọc : < 1.2 ; <  ; (3.10) > 0 . + Góc ma sát trong trung bình theo chiều dài cọc lc: Lớp đất Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3 Lớp 4 Góc ma sát trong jII(độ) 17o26’ 7o2’ 12o2’ 23o27’ Chiều dày lớp đất h (m) 4 8 5 10 =15o33’ (3.11) Góc truyền lực +Kích thước khối móng qui ước : Bề rộng của đáy khối khối quy ước :. Lqu= Bqu =(e+D)+2lctg =(2.4+0.8)+226tg3o53’=6.73m (3.12) + Diện tích khối móng quy ước : Fqu = Lqu Bqu=6.736.73=45.29m2 + Trọng lượng khối móng qui ước : ( kN ) Trong đó : Trọng lượng phần móng qui ước từ đế đài trở lên  (KN) Trọng lượng cọc nằm trong khối móng qui ước =1306(KN) Với :=25(kN/m3) Trọng lượng của các lớp đất dưới đáy móng qui ước có độ cao từ mũi cọc đến đáy đài cọc (trừ đi phần thể tích đất bị cọc choán chỗ)  =(45.29-40.5024) (19.723+4.368+8.645+9.210)=9921.6(KN) + Kiểm tra áp lực tác dụng lên nền đất tại mũi cọc với các cặp nội lực  : * Cặp Nmax=3389.6 KN ,Mtu =-115.6KNm,Qtu =-31.7KN - Tổng trọng lượng tiêu chuẩn của khối móng qui ước  3389.6+(1811.7+1306+9921.6)=16428.3(KN) - Mômen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối móng qui ước  =-115.6-31.7 (2+26)=-1003.2(KNm) Áp lực tiêu chuẩn ở đáy khối quy ước: = Trong đó : 50.8m3 - Ưng suất trung bình ở đáy khối móng qui ước  358.8(KN/m2) - Cường độ tính tóan của đất nến ở đáy khối móng qui ước  Trong đó : A,B,D : Các hệ số được tra bảng phụ thuộc vào j của đất nền dưới mũi cọc ,với j =23o27’tra bảng 6.1 sách nền móng và tầng hầm nhà cao tầng tác giả GS.TSKH.NGUYỄN VĂN QUẢNG ta có A= 0.69 ,B=3.76 ,C=6.31 m1 ,m2: là hệ số làm việc của đất phụ thuộc tính chất đất nền và tính chất kết cấu của công trình ,tra bảng 6.2 sách nền móng và tầng hầm nhà cao tầng tác giả GS.TSKH.NGUYỄN VĂN QUẢNG ta có m1=1.2 ,m2 =1.1 ktc : là hệ số dộ tin cậy lấy bằng 1 :trọng lượng riêng của lớp đất dưới mũi cọc . : Trọng lượng thể tích trung bình của các lớp đất từ mũi cọc trở lên . 9.22(KN/m3) Từ (3.14)=>=1512(KN/m2) Thỏa điều kiện (3.10) (KN/m2) > >0 *Cặp Mmax=108.9KNm ,Ntu =2568.4KN,Qtu =38.7KN - Tổng trọng lượng tiêu chuẩn của khối móng qui ước  2568.4+(1811.7+1306+9921.6)=15607.7(KN) - Mômen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối móng qui ước  =108.9+38.7(2+26)=1192.3(KNm) - Ưng suất lớn nhất và nhỏ nhất ở đáy khối móng qui ước  = Trong đó : 50.8m3 < (KN/m2) >0 *Cặp Mmin=-125.1KNm ,Ntu =2911.2KN,Qtu =34.3KN - Tổng trọng lượng tiêu chuẩn của khối móng qui ước  2911.2+(1811.7+1306+9921.6) =15950.5(KN) - Mômen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối móng qui ước  = -125.1+34.3(2+26)=835.4(KNm) - Ưng suất lớn nhất và nhỏ nhất ở đáy khối móng qui ước  = < (KN/m2) >0 3.4.5.2 Kiểm tra tính lún (theo trạng thái giới hạn thứ hai) Hình 3.7 biểu đồ phân bố ứng suất (KN/m2) - Dùng phương pháp phân tầng cộng lún để tính lún cho móng . - Ta tiến hành chia lớp đất từ đáy mũi cọc trở xuống thành từng lớp nhỏ hi,chọn hi =0.5m + Ứng suất bản thân của đất ở đáy khối móng quy ước : = = 9.2228 =258.16 (KN/m2) . Trong đó : =9.22(KN/m2) + Ứng suất gây lún ở đáy khối móng quy ước : = - = 358.8 – 258.16 = 100.64(KN/m2) + Phân bố ứng suất trong nền đất : Ứng suất do đất nền : sbtZi = Shi gII Ứng suất do tải trọng: sglZi = K0 Với , tra trong bảng 3-7 sách “HDĐA NỀN VÀ MÓNG” BAÛNG 3.6 BAÛNG ÖÙNG SUAÁT DO TLBT & ÖÙNG SUAÁT GAÂY LUÙN Lớp đất Điểm Z (m) Ko (KN/m2) (KN/m2) Sét pha cát 0 0 1 0 1 100.640 258.16 1 0.5 1 0.149 0.985 99.145 262.76 2 1 1 0.297 0.970 97.649 267.36 3 1.5 1 0.446 0.942 94.772 271.96 4 2 1 0.594 0.882 88.790 276.56 5 2.5 1 0.743 0.823 82.809 281.16 6 3 1 0.892 0.756 76.044 285.76 7 3.5 1 1.040 0.684 68.792 290.36 8 4 1 1.189 0.611 61.539 294.96 9 4.5 1 1.337 0.552 55.564 299.56 10 5 1 1.486 0.494 49.695 304.16 Giới hạn nền lấy đến điểm 9 có độ sâu Z = 4.5m kể từ vị trí mũi cọc trở xuống Ta có : sglZi = 55.564 (KN/m2 ) < 0.2sbtZi = 0.2 299.56= 59.9 (KN/m2) Nên giới hạn nền để tính lún lấy tại điểm 9 Độ lún của nền: + Độ lún tại tâm móng được tính theo công thức: S = Trong đó : - E =14160 kN/m2 : Modul biến dạng của lớp đất thứ 4 - Theo TCVN 15-70 : cho mọi loại đất SA= =0.021m=2.1cm Vậy : SA = 2.1(cm) Thỏa điều kiện lún cho phép. 3.4.6 Kiểm tra điều kiện chọc thủng của đài cọc , tháp chọc thủng như hình vẽ - Chiều dài cọc ngàm vào đài : h1 = 0.15 (m) - Chiều cao của đài cọc là : hđ = 1.5 (m) - Chọn sơ bộ : h0 = hđ – h1 = 1.5 - 0.15 = 1.35(m) Vậy tháp chọc thủng bao phủ lên các đầu cọc đảm bảo điều kiện chọc thủng của đài 3.4.7 Tính toán cốt thép cho đài cọc Hình 3.8 Vị trí ngàm của đài móng Ta xem đài cọc làm viêc như một consle ngàm vào cột tại mép cột ,lực tác dụng chính là phản lực đầu cọc - Mômen tương ứng với mặt ngàm I-I: . Với P2 = Pmin = 1004.6KN P1 = Pmax = 1090.37 KN r1 =1m Từ (3.16)=>MI = (1004.6+1090.37) 1= 2095(KNm) - Diện tích cốt thép đặt cho đài cọc theo phương cạnh dài : Chọn a=5cm , ho = hđ – a = 150 – 15 =1305(m). =61.58cm2 Chọn 24f 20 (As =75.4cm2) - Khoảng cách cốt thép bố trí : - Mômen tương ứng với mặt ngàm I-I: . Với P1 =P4= Pmax = 1090.37 KN r1 =0.9m Từ (3.16)=>MI = (1090.37+1090.37) 0.9= 1962.7(KNm) - Diện tích cốt thép đặt cho đài cọc theo phương cạnh dài : Chọn a=5cm , ho = hđ – a = 150 – 15 =1305(m). =57.69cm2 Chọn 24f 20 (As =75.4cm2) - Khoảng cách cốt thép bố trí : 3.5 TÍNH TOÁN MÓNG M3 3.5.1 Nội lực BẢNG 3.6 NỘI LỰC TÍNH TOÁN MÓNG M3 Nội lực N1 (KN) N2 (KN) Q1 (KN) Q2 (KN) M1 (KNm) M3 (KNm) Tiêu chuẩn 3208 4243.3 -33.5 6.3 -120 56.4 Tính toán 3689 4879.8 -38.5 7.2 -138 64.8 Trong đó : hệ số vượt tải ,lấy n=1.15 3.5.2 Chọn chiều sâu chôn móng - Chọn chiều sâu chôn móng thoả điều kiện làm việc của móng cọc đài thấp( nghĩa là thoả điều kiện cân bằng tải ngang và áp lực bị động ) . Giả sử : móng được chôn trong lớp đất1 Bđ=1m thì ta sẽ có : - Kiểm tra điều kiện móng làm việc là móng cọc đài thấp áp dụng theo công thức : hmin=tg(450-j /2)*1.58 m . -Để đầu cọc không dich chuyển và cột không bị uốn ta phải đặc cọc ở độ sâu sao cho đủ ngàm vào đất : hm > 0.7* hmin = 1.1 m Vậy chọn hm = 2m Sức chịu tải của cọc theo vật liệu : Pvl = 3610(KN) Sức chịu tải của cọc theo cơ lý đất nền : PB = 2144.4(KN) Sức chịu tải của cọc theo cường độ đất nền : = 2411.6(KN) Từ các kết quả trên ta có sức chịu tải của cọc thi công bằng phương pháp đóng là : [ P ] = min( Pvl ; PB; ) = =PB = 2144.4 (kN). 3.5.3 Xác định tâm đáy móng Hình 3.9 Vị trí ngàm của đài móng Ta có m + n =3.4=>n=3.4-m Lấy mômen tại tâm móng k Tổng lực dọc truyền xuống móng : 3.5.4Xác định sơ bộ kích thước đài cọc : - Khoảng cách giữa các cọc trong đài là : e ≥ 3d = 3 x 0.8 = 2.4 m - Áp lực tính toán giả định tác dụng lên đế đài do phản lực đầu cọc Ptt = = = 372.3(KN/m2) - Diện tích sơ bộ đế đài: Ađ = = = 26.1m2 Trong đó : gtb = 20 KN/m3 Dung trọng trung bình của đài và đất trên đài hm = 2m chiều sâu chôn móng - Trọng lượng của đài và đất trên đài: Nttđ = n x Ađ x hđ x g = 1.1 x 26.1 x 20 x 2 = 1148.4(KN) - Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài: Ntt = Ntt0 + Nttđ = 8568.8+1148.4=9717.2(KN) 3.5.4 Xác định số lượng cọc : - Số lượng cọc sơ bộ: nc ³ k = 1.2 x = 5.43cọc Ø Trong đó : k là hệ số xét đến ảnh hưởng Moment tác động lên móng cọc , giá trị lấy từ 1-1.5 tuỳ vào giá trị Moment ( sách Nền Móng của Châu Ngọc Ẩn ) => Chọn số lượng cọc sơ bộ nc = 6 cọc Ø Trong phương pháp tính toán theo móng khối qui ước như trong các qui phạm Việt Nam , thì việc tính toán hiệu ứng nhóm không cần thiết vì hiệu ứng này đã được xem xét trong hoạt động chung của các cọc và đất trong móng khối qui ước 3.5.5 Kieåm tra phaûn löïc ñaàu coïc: Hình 3.10 Sơ đồ xác định lực xuống cọc - Hệ số vượt tải: n=1.15 - Kiểm tra điều kiện : Pmax £ , Pmin ³ 0 -Diện tích thực tế của đài cọc : Ađ =LđBđ = 3.66=21.6m2 - Trọng lượng bản thân đài và đất đắp trên đài: Gđ = =1.152021.6=496.8(KN) - Tổng mômen dưới đáy đài: = Mtt1 + Mtt2+ (Q1tt+ Q1tt )hm+ = -138+64+(-38.5+7.2)2-3689.31.9+4879.81.5 = 173.43(KNm) - Tổng tải thẳng đứng tại đáy đài: Ntt = Ntt0 + Gđ =8568.8+498.8 =9065.6(KN) - Tải trọng truyền xuống cọc vì Mx=0 ta có công thức sau : = ( kN ) Pmax = 1530.3(KN) < =2144.4(KN) Pmin = 1491.6(KN) > 0=> cọc làm việc chịu nén =>Thỏa diều kiện 3.5.6 Kiểm tra ứng suất dưới mũi cọc 3.5.6.1 Kiểm tra ổn định nền dưới mũi cọc + Điều kiện ứng suất dưới mũi cọc : < 1.2 ; <  ; (3.19) > 0 . + Góc ma sát trong trung bình theo chiều dài cọc lc: Lớp đất Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3 Lớp 4 Góc ma sát trong jII(độ) 17o26’ 7o2’ 12o2’ 23o27’ Chiều dày lớp đất h (m) 4 8 5 10 =15o33’ Góc truyền lực + Bề rộng của đáy khối khối quy ước :. Bqu =Bm+2lctg =3.6+226tg3o53’=6.73m Lqu =Lm+2lctg =5.6+226tg3o53’=9.13m + Diện tích khối móng quy ước : Fqu = Lqu Bqu=6.739.13=61.4m2 + Trọng lượng khối móng qui ước : ( kN ) Trong đó : Trọng lượng phần móng qui ước từ đế đài trở lên  (KN) Trọng lượng cọc nằm trong khối móng qui ước =1959.4(KN) Với :=25(kN/m3) Trọng lượng của các lớp đất dưới đáy móng qui ước có độ cao từ mũi cọc đến đáy đài cọc (trừ đi phần thể tích đất bị cọc choán chỗ)  =(61.4-60.5024) (19.723+4.368+8.645+9.210)=13384.3(KN) + Kiểm tra áp lực tác dụng lên nền đất tại mũi cọc với các cặp nội lực  : *Cặp Nmax ,Mtu ,Qtu - Tổng trọng lượng tiêu chuẩn của khối móng qui ước  3208+4243.3+(2457.7+1959.4+13384.3)=25252.7(KN) Mômen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối móng qui ước  = Mtt1 + Mtt2+ (Q1tt+ Q1tt )(hm+lc)+ = -138+64+(-38.5+7.2)(2+26)-3689.31.9+4879.81.5 = -641(KNm) - Ứng suất lớn nhất và nhỏ nhất ở đáy khối móng qui ước  = Trong đó : 93.5m3 - Ưng suất trung bình ở đáy khối móng qui ước  411.3(KN/m2) - Cường độ tính tóan của đất nến ở đáy khối móng qui ước  Trong đó : A,B,D : Các hệ số được tra bảng phụ thuộc vào j của đất nền dưới mũi cọc ,với j =23o27’tra bảng 6.1 sách nền móng và tầng hầm nhà cao tầng tác giả GS.TSKH.NGUYỄN VĂN QUẢNG ta có A= 0.69 ,B=3.76 ,C=6.31 m1 ,m2: là hệ số làm việc của đất phụ thuộc tính chất đất nền và tính chất kết cấu của công trình ,tra bảng 6.2 sách nền móng và tầng hầm nhà cao tầng tác giả GS.TSKH.NGUYỄN VĂN QUẢNG ta có m1=1.2 ,m2 =1.1 ktc : là hệ số dộ tin cậy lấy bằng 1 :trọng lượng riêng của lớp đất dưới mũi cọc . : Trọng lượng thể tích trung bình của các lớp đất từ mũi cọc trở lên . 9.22(KN/m3) Từ (3.20)=>=1512(KN/m2) Thỏa điều kiện (3.19) (KN/m2) > >0 *Cặp Mmax ,Ntu ,Qtu Nội lực N1 (KN) N2 (KN) Q1 (KN) Q2 (KN) M1 (KNm) M3 (KNm) Tiêu chuẩn 2350 3339.7 40.9 103.3 114 182.5 - Tổng trọng lượng tiêu chuẩn của khối móng qui ước  2350+3339.7+(2457.7+1959.4+13384.3)=23491 (KN) Mômen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối móng qui ước  = Mtc1 + Mtc2+ (Q1tc+ Q1tc )(hm+lc)+ = 114.3+182.5+(40.9+103.3)(2+26)-2350.31.9+3339.71.5 =4870(KNm) - Ứng suất lớn nhất và nhỏ nhất ở đáy khối móng qui ước  = Trong đó : 93.5m3 <(KN/m2) >0 *Cặp Mmin , Ntu , Qtu Nội lực N1 (KN) N2 (KN) Q1 (KN) Q2 (KN) M1 (KNm) M3 (KNm) Tiêu chuẩn 2414.2 3743 -38.5 -111.8 -133.4 -203 - Tổng trọng lượng tiêu chuẩn của khối móng qui ước  2414.2+3743+(2457.7+1959.4+13384.3)=23958.6 (KN) Mômen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối móng qui ước  = Mtc1 + Mtc2+ (Q1tc+ Q1tc )(hm+lc)+ = -133.4-203+(-38.5-111.8)(2+26)-2414.21.9+37431.5 = -3517.3(KNm) - Ứng suất lớn nhất và nhỏ nhất ở đáy khối móng qui ước  = Trong đó : 93.5m3 <(KN/m2) >0 3.5.6.2 Kiểm tra tính lún (theo trạng thái giới hạn thứ hai) - Dùng phương pháp phân tầng cộng lún để tính lún cho móng . - Ta tiến hành chia lớp đất từ đáy mũi cọc trở xuống thành từng lớp nhỏ hi,chọn hi =0.5m Hình 3.11 biểu đồ phân bố ứng su