Đề tài Trung tâm thương mại Hà Nội 28 phố Huế Hà Nội

ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH -----¬----- PHẦN III PHẦN NỀN MÓNG ( 50% ) ĐỀ TÀI : TRUNG TÂM THƯƠNG MẠI HÀ NỘI 28 PHỐ HUẾ HÀ NỘI GIÁO VIÊN HƯỚNG DẨN :Th.S NGUYỄN VĂN GIANG SINH VIÊN THỰC HIỆN :HỨA VIẾT HÙNG LỚP : 05XD21 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 Hình 1.2 Maët bằng bố trí hố khoang - 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. 1.5 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 khổ 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 5. BẢNG 2.1 BẢNG TỔ HỢP NỘI LỰC TẠI CHÂN CỘT Vị trí Mmax Ntu Qtu Mmin Ntu Qtu Nmax Mtu Qtu (KNm) (KN) (KN) (KNm) (KN) (KN) (KN) (KNm) (KN) cột B Tiêu chuẩn -720.4 -3356.4 215.3 587.9 3336.2 189.5 -3356.4 -720.4 215.3 Tính toán -828.46 -3859.9 247.595 676.1 3836.6 229.425 -3859.9 -828.46 247.595 cột C Tiêu chuẩn 721.5 6654.6 208.3 -696.3 -6634.4 208.3 6654.6 -721.5 208.3 Tính toán 829.725 7652.79 239.545 -800.7 -7629.6 239.545 7652.79 -829.73 239.545 cột D Tiêu chuẩn 661.7 -6001.9 179.4 -601.5 4981.1 179.4 -6001.9 661.7 179.4 Tính toán 760.955 -6902.2 206.31 -691.7 5728.3 206.31 -6902.2 760.955 206.31 cột E Tiêu chuẩn 282 -1983.6 82.8 -281.6 1968.8 62.9 -1983.6 282 82.8 Tính toán 324.3 -2281.1 952.2 -323.8 2264.1 72.335 -2281.1 324.3 95.22 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 C&D) Nội lực Ntc0 = 6654.6KN => Ntt0 = Ntc0 n = 6654.61.15=7652.79KN Mtco = 721.5 KNm => Mtto = Mtcon = 721.5 1.15=829.73KNm Qtco =208.3KN => Qtto = Qtco n = 208.31.15= 239.545 KN 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=2.8m 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)*2.16 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 = 0.7*2.16=1.5 m Vậy chọn hm = 2.5m 2.2.2 Chọn các thông số về cọc - Chiều dài cọc 22.7 m, gồm 02 đoạn (1đoạn 11m và đoạn cồn lại 11.7m) đọan cọc ngàm vào bệ 0.7m, đoạn cọc còn lại là 22m. Mũi cọc cắm vào lớp 6 ,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 khi bị ép mà không bị phá hoại do 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 . - Chieàu daøy trung bình giöõa hai hoá khoan cuûa caùc lôùp ñaát nhö sau + Lôùp ñaát 1: 4 m + Lôùp ñaát 2: 8 m + Lôùp ñaát 3: 5 m + Lôùp ñaát 4: 8 m 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 (2.4)=> 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 ép vở khi xuyên vào đất - Sức chịu tải cho phép của cọc : == = 1326 (kN) Với ktc =1.4 khi móng cọc ép BTCT đài thấp * 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 0.35 =1.4 (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 ) =min(2012.5;1326;976.6) = 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 = = =9(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) =1.159.01.520=310.5(KN) - Löïc doïc tính toaùn xaùc ñònh ñeán coát ñeá ñaøi: SNtt = Ntt0 + Nttñ (kN) (2.14) =7652.79+310.5=7963.3(KN) - Soá löôïng coïc sô boä : nc = =10( coïc ) (2.15) Với b =1.2¸1.6 là hệ số khi kể đến ảnh hưởng của moment.Chọn b =1.2 Chọn 12cọc 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=3.92.85=11.115m2 - Trọng lượng bản thân đài và đất đắp trên đài Gđ = =1.15201.511.115=383.5(KN) (2.17) - Tổng mômen dưới đáy đài: = Mtt0 + Qott.hm =829.7+239.52.5=1428.5(KNm) (2.18) - Tổng tải thẳng đứng tại đáy đài: Ntt = Ntt0 + Gđ =7652.79+383.5=8036.3(KN) - Tải trọng truyền xuống cọc vì Mx=0 ta có công thức sau : = ( kN ) (2.19) Pmax = 839.7(KN) < =976.7(KN) Pmin = 499.7(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 =(Bđ-2d)+2lctga =(2.86-20.35)+222tg3o33’=4.89m (2.22) Lqu =(Lđ-2d)+2lctga =(3.9-20.35)+222tg3o33’=5.93m + Diện tích khối móng quy ước : Fqu = Lqu Bqu =5.934.89=29m2 (2.24) + Trọng lượng khối móng qui ước : ( kN ) (2.25) Trong đó : Trọng lượng phần móng qui ước từ đế đài trở lên  870(KN) (2.26) Trọng lượng cọc nằm trong khối móng qui ước =808.5(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) =(29-120.1225) (19.723+4.368+8.645+9.26)=5297.8(KN) + Kiểm tra áp lực tác dụng lên nền đất tại mũi cọc với các cặp nội lực  : * Cặp Nmax=6654.6 KN ,Mtu =721.5KNm,Qtu =208.3Kn và Cặp Mmax=721.5KNm ,Ntu =6654.6KN,Qtu =208.35KN bằng nhau nên ta kiểm tra 1 cặp đại diện - Tổng trọng lượng tiêu chuẩn của khối móng qui ước  6654.6+(870+808.5+5297.8)=13630.1(KN) (2.29) - Mômen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối móng qui ước  =721.5+208.35 (1.5+22)=5617.7(KNm) (2.30) - Ưng suất lớn nhất và nhỏ nhất ở đáy khối móng qui ước  = (2.31) Trong đó : 28.65m3 - Ưng suất trung bình ở đáy khối móng qui ước  470(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 Mmin=696.3KNm ,Ntu =6634.4KN,Qtu =208.3KN - Tổng trọng lượng tiêu chuẩn của khối móng qui ước  6634.3+(870+808.5+5297.8)=13610.6(KN) (2.29) - Mômen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối móng qui ước  = 696.3+208.3(1.5+22)=5591.4(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 : = - = 470 – 219.4 = 250.6 (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 1.2 0 1 250.6 219.4 43.88 1 0.5 1.2 0.1 0.99 246.841 223.965 44.793 2 1 1.2 0.2 0.97 243.082 228.53 45.706 3 1.5 1.2 0.3 0.9 225.54 233.095 46.619 4 2 1.2 0.4 0.83 207.998 237.66 47.532 5 2.5 1.2 0.5 0.74 185.444 242.225 48.445 6 3 1.2 0.6 0.65 162.89 246.79 49.358 7 3.5 1.2 0.7 0.575 144.095 251.355 50.271 8 4 1.2 0.8 0.5 125.3 255.92 51.184 9 4.5 1.2 0.9 0.44 110.264 260.485 52.097 10 5 1.2 1.0 0.38 95.228 265.05 53.01 11 5.5 1.2 1.1 0.335 83.951 269.615 53.923 12 6 1.2 1.2 0.29 72.674 274.18 54.836 13 6.5 1.2 1.3 0.26 65.156 278.745 55.749 14 7 1.2 1.4 0.23 57.638 283.31 56.662 15 7.5 1.2 1.5 0.115 28.819 287.875 57.575 Giới hạn nền lấy đến điểm 15 có độ sâu Z = 7.5m kể từ vị trí mũi cọc trở xuống Ta có : sglZi = 36.639 (KN/m2 ) < 0.2sbtZi = 57.575 (KN/m2) Nên giới hạn nền để tính lún lấy tại điểm 15 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= =0.065 m=6.5cm Vậy : SA = 6.5 (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 : - Choïn chieâu cao theo ñieâu kieän tuyeät ñoái cöùng 1550 mm (2.36) -Chon chiều cao hm = 1.8 m Hình 2.4 Đài cọc dưới cột Kiểm tra : Theo hình vẽ với các góc xuyên thủng =45o thì toàn bộ cọc nằm trong hình tháp. Vậy không có xuyên thủng giữa cột với 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 1-1: P12=P11=P10=Pmax=839.7 KN P7=P8=P9==726 KN (nội suy từ Pmax và Pmin) . (2.37) MI = r1 3Pmax + r2 3P7 Với r1 = 1050/2-400+1050=1175mm=1.175m r2 =1050/2-400=125mm=0.125m -Từ (2.37)=>MI = 839.7x31.175+726x3x0.125= 3232.2 (KNm) - Diện tích cốt thép đặt cho đài cọc theo phương cạnh ngắn : Chọn a=5cm , ho = hđ – a = 200 – 15 =185(m). =77.7cm2 (2.38) Chọn 25f 20 (As =78.5cm2) Khoảng cách cốt thép bố trí : (2.39) - Mômen tương ứng với mặt ngàm II-II: . (2.40) Với Ptb =( P3 + P6 +P9 + P12 )/4=KN P3 = Pmin =499.7 KN P6 = 613KN (nội suy từ Pmax và Pmin) P9 = 726 KN (nội suy từ Pmax và Pmin) P12 = Pmax = 839.7 KN r1 =1050-250=800mm=0.8m Từ (2.40)=>MII = (669.6x4) x0.8= 2142.7 (KNm) - Diện tích cốt thép đặt cho đài cọc theo phương cạnh dài : Chọn a=15cm , ho = hđ – a = 180 – 15 =165(m). =51.53cm2 Chọn 18f 20 (As =53.38cm2) - Khoảng cách cốt thép bố trí : Lưới thép trên đặt theo cấu tạo f12a250 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 cùng chịu uốn nén . Vì ta chỉ bố trí 2 móc cẩu hình 2.6 .Biểu đồ moment ở hình 2.7 có Mnh>Mgối . Vậy ta dùng Moment Mnh để kiểm tra cốt thép trong cọc Hình 2.7 Sơ đồ tính khi lắp dựng cọc - Mômen lắp cẩu : Dùng phần mềm sap200 đẻ tìm nội lực M nh= 63.15kNm (2.42) M gối= 19.86kNm 2.3.3 Kiểm tra chuyển vị ngang : 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 nằm 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)=>=-8.5(KNm) Từ (2.50)=>=-7.4(KNm) +Chuyển vị ngang và góc xoay của cọc : (2.51) (2.52) Từ (2.51)=> = 0.04m Từ (2.52)=> = -0.016 (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 2f22(As==7.6 cm2) => Như vậy ban đầu ta chọn 4f20 =15.20 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 11.7´1.5 = 40.365 (KN) Þ Diện tích thép : = 1.44 (cm2) (2.45) - Vậy ta chọn 1 f16 ( As = 2.01cm2) làm móc treo là thỏa mãn … 2.3 TÍNG MÓNG M2(cột E) Nội lực Ntc0 = -1983.6KN => Ntt0 = Ntc0 n = -1983.61.15=-2281.1KN Mtco = 282 KNm => Mtto = Mtcon = 2821.15=324.3 KNm Qtco =82.8 KN => Qtto = Qtco n = 82.81.15 = 95.22KN 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=1.8m 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)*1.6 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 = 1.12 Vậy chọn hm = 1.5m 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 = = =2.68(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) =1.152.681.520=92.46(KN) - Löïc doïc tính toaùn xaùc ñònh ñeán coát ñeá ñaøi: SNtt = Ntt0 + Nttñ (kN) =2281.1+92.46=2373.6(KN) - Soá löôïng coïc sô boä : nc = = =2.91 ( coïc ) Với b =1.2¸1.6 là hệ số khi kể đến ảnh hưởng của moment.Chọn b =1.2 Chọn 4 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=1.81.8=3.24m2 - Trọng lượng bản thân đài và đất đắp trên đài: Gđ = =1.15201.53.24=111.78(KN) (2.17) - Tổng mômen dưới đáy đài: = Mtt0 + Qott.hm = 324.3+95.221.5=467.1(KNm) (2.18) - Tổng tải thẳng đứng tại đáy đài: Ntt = Ntt0 + Gđ =2281.1+111.78=2392.8(KN) - Tải trọng truyền xuống cọc vì Mx=0 ta có công thức sau : = ( kN ) (2.19) Pmax = 709.4(KN) < =976.7(KN) Pmin = 487(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 = Lqu =(Lđ-2d)+2lctga =(1.8-20.35)+222tg3o33’=3.83m + Diện tích khối móng quy ước : Fqu = Lqu Bqu =3.833.83=14.7m2 (2.24) + Trọng lượng khối móng qui ước : ( kN ) (2.25) Trong đó : Trọng lượng phần móng qui ước từ đế đài trở lên  441(KN) (2.26) Trọng lượng cọc nằm trong khối móng qui ước =269.5(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) =(14.7-40.1225) (19.723+4.368+8.645+9.26)=2734.6(KN) + Kiểm tra áp lực tác dụng lên nền đất tại mũi cọc với các cặp nội lực  : * Cặp Nmax=-1983.6 KN ,Mtu =282KNm,Qtu =82.8K N và *Cặp Mmax=282KNm ,Ntu =1983.6KN,Qtu =82.8KN bằng nhau nên so sánh một cặp đại diẹn - Tổng trọng lượng tiêu chuẩn của khối móng qui ước  1983.6+(441+269.5+2734.6)=5428.7(KN) (2.29) - Mômen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối móng qui ước  = 282+82.8 (1.5+22)=2227.8(KNm) (2.30) - Ưng suất lớn nhất và nhỏ nhất ở đáy khối móng qui ước  = (2.31) Trong đó : 9.36m3 - Ưng suất trung bình ở đáy khối móng qui ước  369.3(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 Mmin=-281.6KNm ,Ntu =1968.8KN,Qtu =62.9KN - Tổng trọng lượng tiêu chuẩn của khối móng qui ước  1968.8+(441+269.5+2734.6)=5413.9(KN) - Mômen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối móng qui ước  = 281.6+62.9(1.5+22)=1759.75(KNm) - Ưng suất lớn nhất và nhỏ nhất ở đáy khối móng qui ước  = (2.31) Trong đó : 9.36m3 < (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 : = - = 369.3 – 219.4 = 149.9(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 1 149.9 219.4 43.88 1 0.5 1 0.1 0.97 146.078 223.965 44.793 2 1 1 0.2 0.949 142.255 228.53 45.706 3 1.5 1 0.3 0.8525 127.79 233.095 46.619 4 2 1 0.4 0.756 113.324 237.66 47.532 5 2.5 1 0.5 0.6515 97.6599 242.225 48.445 6 3 1 0.6 0.547 81.9953 246.79 49.358 7 3.5 1 0.7 0.4685 70.2282 251.355 50.271 8 4 1 0.8 0.39 58.461 255.92 51.184 9 4.5 1 0.9 0.3375 50.5913 260.485 52.097 10 5 1 1.0 0.285 42.7215 265.05 53.01 11 5.5 1 1.1 0.2495 37.4001 269.615 53.923 12 6 1 1.2 0.214 32.0786 274.18 54.836 13 6.5 1 1.3 0.1895 28.4061 278.745 55.749 14 7 1 1.4 0.165 24.7335 283.31 56.662 Giới hạn nền lấy đến điểm 10 có độ sâu Z = 4.5m kể từ vị trí mũi cọc trở xuống Ta có : sglZi = 50.59 (KN/m2 ) < 0.2sbtZi =52.01 (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= =0.0305m=3.0cm Vậy : SA = 3.0(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 : 600mm (2.36) - Chon chiều cao hm = 1 m Hình 2.15 Đài cọc dưới cột Kểm tra: Theo hình vẽ với các góc xuyên thủng bằng 45othì toàn bộ cọc nằm trong hình tháp Vậy không có xuyên thủng giữa cột và 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 = 709.4KN r1 =0.225m Từ (2.37)=>MI = (709.4+709.4) 0.225= 319.2(KNm) - Diện tích cốt thép đặt cho đài cọc theo phương cạnh ngắn : Chọn a=15cm , ho = hđ – a = 100 – 15 =85(m). =14.9cm2 (2.38) Chọn 7f 18 (As =17.81cm2) - Khoảng cách cốt thép bố trí : (2.39) - Mômen tương ứng với mặt ngàm II-II: . (2.40) Với Ptb =( Pmax + Pmin )/2= (709.4+487)/2=598.2 KN r1 =0.325m Từ (2.40)=>MI = (2x598.2) 0.325= 388.83 (KNm) - Diện tích cốt thép đặt cho đài cọc theo phương cạnh dài : Chọn a=15cm , ho = hđ – a = 100 – 15 =85(m). =18.1cm2 Chọn 7f 18 (As =17.81cm2) - Khoảng cách cốt thép bố trí : Lưới thép trên đặt theo cấu tạo f12a200 2.3 TÍNG MÓNG M3(cột B) Nội lực Ntc0 =- 3356.4KN => Ntt0 = Ntc0 n = -3356.41.15=-3860KN Mtco = -720.4 KNm => Mtto = Mtcon = 720.41.15=828.5 KNm Qtco =215.3 KN => Qtto = Qtco n = 215.31.15 = 247.6KN 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=2.8m 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)*2.19 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 = 1.52 Vậy chọn hm = 1.5m 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 = = =4.53(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) =1.154.531.520=156.3(KN) - Löïc doïc tính toaùn xaùc ñònh ñeán coát ñeá ñaøi: SNtt = Ntt0 + Nttñ (kN) =3860+156.3=4016.3(KN) - Soá löôïng coïc sô boä : nc = = =4.95 ( coïc ) Với b =1.2¸1.6 là hệ số khi kể đến ảnh hưởng của moment.Chọn b =1.2 Chọn 7 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=2.852.6=7.41m2 - Trọng lượng bản thân đài và đất đắp trên đài: Gđ = =1.15201.57.41=255.6(KN) (2.17) - Tổng mômen dưới đáy đài: = Mtt0 + Qott.hm = 828.5+247.61.5=1199.9(KNm) (2.18) - Tổng tải thẳng đứng tại đáy đài: Ntt = Ntt0 + Gđ =3860+255.6=4115.6(KN) - Tải trọng truyền xuống cọc vì Mx=0 ta có công thức sau : = ( kN ) (2.19) Pmax = 873.6(KN) < =976.7(KN) Pmin = 301.9(KN) > 0=> cọc làm việc chịu nén =>Thỏa điều 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 = (Bđ-2d)+2lctga =(2.6-20.35)+222tg3o33’=4.6m Lqu =(Lđ-2d)+2lctga =(2.85-20.35)+222tg3o33’=4.9m + Diện tích khối móng quy ước : Fqu = Lqu Bqu =4.94.6=22.54m2 (2.24) + Trọng lượng khối móng qui ước : ( kN ) (2.25) Trong đó : Trọng lượng phần móng qui ước từ đế đài trở lên  720(KN) (2.26) Trọng lượng cọc nằm trong khối móng qui ước =471.6(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) =(22.54-70.1225) (19.723+4.368+8.645+9.26)=4172.6(KN) + Kiểm tra áp lực tác dụng lên nền đất tại mũi cọc với các cặp nội lực  : * Cặp Nmax=3356.4 KN ,Mtu =720.45KNm,Qtu =215.3K N và *Cặp Mmax=720.4Nm ,Ntu =3356.4KN,Qtu =215.3 KN bằng nhau nên ta so sánh một cặp - Tổng trọng lượng tiêu chuẩn của khối móng qui ước  3356.4+(720+471.6+4172.6)=8720.6(KN) (2.29) - Mômen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối móng qui ước  = 720.4+215.3 (1.5+22)=5780(KNm) (2.30) - Ứng suất lớn nhất và nhỏ nhất ở đáy khối móng qui ước  = (2.31) Trong đó : 18.4m3 - Ưng suất trung bình ở đáy khối móng qui ước  387(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 Mmin=587.9KNm ,Ntu =3336.2KN,Qtu =189.5KN - Tổng trọng lượng tiêu chuẩn của khối móng qui ước  587.9+(720+471.6+4172.6)=5952.1(KN) - Mômen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối móng qui ước  = 587.9+189.5(1.5+22)=4230.6(KNm) - Ứng suất lớn nhất và nhỏ nhất ở đáy khối móng qui ước  = (2.31) Trong đó : 18.4m3 < (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 : = - = 387 – 219.4 = 167.6(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 1 167.6 219.4 43.88 1 0.5 1 0.1 0.97 163.326 223.965 44.793 2 1 1 0.2 0.949 159.052 228.53 45.706 3 1.5 1 0.3 0.8525 142.879 233.095 46.619 4 2 1 0.4 0.756 126.706 237.66 47.532 5 2.5 1 0.5 0.6515 109.191 242.225 48.445 6 3 1 0.6 0.547 91.6772 246.79 49.358 7 3.5 1 0.7 0.4685 78.5206 251.355 50.271 8 4 1 0.8 0.39 65.364 255.92 51.184 9 4.5 1 0.9 0.3375 56.565 260.485 52.097 10 5 1 1.0 0.285 47.766 265.05 53.01 11 5.5 1 1.1 0.2495 41.8162 269.615 53.923 12 6 1 1.2 0.214 35.8664 274.18 54.836 13 6.5 1 1.3 0.1895 31.7602 278.745 55.749 14 7 1 1.4 0.165 27.654 283.31 56.662 Giới hạn nền lấy đến điểm 10 có độ sâu Z = 5.0m kể từ vị trí mũi cọc trở xuống Ta có : sglZi = 47.7 (KN/m2 ) < 0.2sbtZi =53.01 (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= =0.0353m=3.5cm Vậy : SA = 3.5(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 : 1.200mm (2.36) - Chon chiều cao hđ = 1.5 m Hình 2.15 Đài cọc dưới cột Kểm tra: Theo hình vẽ với các góc xuyên thủng bằng 45othì toàn bộ cọc nằm trong hình tháp Vậy không có xuyên thủng giữa cột và 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 P3 = P6 = Pmax = 956.9KN r1 =0.65m Từ (2.37)=>MI = (873.6+873.6) 0.65= 1135.7(KNm) - Diện tích cốt thép đặt cho đài cọc theo phương cạnh ngắn : Chọn a=5cm , ho = hđ – a = 150 – 15 =135(m). =33.3cm2 (2.38) Chọn 12f 20 (As =37.68(cm2) - Khoảng cách cốt thép bố trí : (2.39) - Mômen tương ứng với mặt ngàm II-II: . (2.40) Với P6 = Pmax = 956.9 KN P5 = Ptb = 587.7 KN P4 = Pmin = 301.9 KN r1 =0.675m Từ (2.40)=>MI = (587.7x3) 0.675= 1190 (KNm) - Diện tích cốt thép đặt cho đài cọc theo phương cạnh dài : Chọn a=5cm , ho = hđ – a = 150 – 15 =135(m). =35.83cm2 Chọn 12f 20 (As =37.68cm2) - 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 = 6654.6KN => Ntt0 = Ntc0 n =6654.61.15=7652.8KN Mtco = 721.5 KNm => Mtto = Mtcon = 721.5 1.15=829.73 KNm Qtco =208.3 KN => Qtto = Qtco n = 208.31.15 = 239.55KN 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=3m 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)*2.8 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 = 0.7*2.8=1.9 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 ta có : - Chọn đường kính cọc khoan nhồi D=0.8m => 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 = 30.54 cm2) Ap : Diện tích tiết diện cọc =>Ap = Ac - Aa = 5024 – 30.54 = 4993.46cm² 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 Từ (3.2)=>QVL = (60 x 4993.46 + 2000 x 30.54) = 284943.2daN = 3606.8 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 trường hợp mũi cọc không có nước ngầm * 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 mũi 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 [ 3606.8(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 ≥ D+1m = 0.8+1 = 1.8 m - Áp lực tính toán giả định tác dụng lên đế đài do phản lực đầu cọc Ptt = = = 661.85(KN/m2) - Diện tích sơ bộ đế đài: Ađ = = = 20.27m2 Trong đó : gtb = 20 KN/m3 Dung trọng trung bình của đài và đất trên đài hm = 1.5m chiều sâu chôn móng - Trọng lượng của đài và đất trên đài: Nttđ = n x Fđ x hđ x g = 1.1 x 20.27 x 20 x 2 = 891.9(KN) - Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài: Ntt = Ntt0 + Nttđ = 7652.8+891.9=8544.7(KN) 3.2.5 Xác định số lượng cọc : - Số lượng cọc sơ bộ: nc ³ k = 1.4 x = 5.57cọc 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 3.2.6 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 = LđBđ = 4.83=14.4m2 - Trọng lượng bản thân đài và đất đắp trên đài: Gđ = =1.15202x14.4= 662.4(KN) - Tổng mômen dưới đáy đài: = Mtt0 + Qott.hm =829.73+293.551.5=1270(KNm) - Tổng tải thẳng đứng tại đáy đài: Ntt = Ntt0 + Gđ =7652+662.4=8314.4(KN) - Tải trọng truyền xuống cọc vì Mx=0 ta có công thức sau : = ( kN ) (3.9) Pmax = 1464.1(KN) < =2144.4(KN) Pmin = 1306.6(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 =(1.8+0.8)+226tg3o53’=6.13m (3.12) Lqu =(e+D)x2+2lctg =(1.8+0.8)x2+226tg3o53’=8.46m + Diện tích khối móng quy ước : Fqu = Bqu Lqu=6.138.46=51.86m2 + 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)  =(51.86-60.5024) (19.723+4.368+8.645+9.210)=11196(KN) + Kiểm tra áp lực tác dụng lên nền đất tại mũi cọc với các cặp nội lực  : * Cặp Nmax=7652.8 KN ,Mtu =-829.7KNm,Qtu =239.5KN *Cặp Mmax=829.7KNm ,Ntu =7652.8KN,Qtu =239.5KN Hai cặp trên giống nhau nên ta so sánh một cặp rồi kết luận - Tổng trọng lượng tiêu chuẩn của khối móng qui ước  7652.8+(2074.4+1959.4+11196)=22882.6(KN) - Mômen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối móng qui ước  =829.7+239.5 (2+26)=7535.7(KNm) Áp lực tiêu chuẩn ở đáy khối quy ước: = Trong đó : 73.1m3 - Ưng suất trung bình ở đáy khối móng qui ước  432(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 Mmin=691.7KNm ,Ntu =5728.3KN,Qtu =206.3KN - Tổng trọng lượng tiêu chuẩn của khối móng qui ước  5728.3 + (2074.4+1959.4+11196)=20958.1(KN) - Mômen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối móng qui ước  = 691.7+206.3(2+26)=6468.1(KNm) - Ưng suất lớn nhất và nhỏ nhất ở đáy khối móng qui ước  = (3.14) Trong đó : 73.1m3 < (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 : = - = 432 – 258.16 = 173.84(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 1.5 0 1 173.84 258.16 51.632 1 0.5 1.5 0.5 0.77 134.291 262.76 52.552 2 1 1.5 1 0.425 73.882 267.36 53.472 3 1.5 1.5 1.5 0.245 42.5908 271.96 54.392 4 2 1.5 2 0.155 26.9452 276.56 55.312 5 2.5 1.5 2.5 0.105 18.2532 281.16 56.232 6 3 1.5 3 0.075 13.038 285.76 57.152 7 3.5 1.5 3.5 0.0576 10.0132 290.36 58.072 8 4 1.5 4 0.04 6.9536 294.96 58.992 9 4.5 1.5 4.5 0.03 5.2152 299.56 59.912 10 5 1.5 5 0.025 4.346 304.16 60.832 Giới hạn nền lấy đến điểm 3 có độ sâu Z = 1.5m kể từ vị trí mũi cọc trở xuống Ta có : sglZi =42.59 (KN/m2 ) < 0.2sbtZi = 54.392 (KN/m2) Nên giới hạn nền để tính lún lấy tại điểm 3 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= =0.012=1.2cm Vậy : SA = 1.2 (cm) Thỏa điều kiện lún cho phép. 3.2.4Kiểm tra điều kiện chọc thủng của đài cọc . +Để đảm bảo điều kiện chọc thủng qua đài, chiều cao làm việc của đài ho được xác định từ điều kiện : 1950mm (2.36) - Chon chiều cao hđ = 2.0 m Hình 2.15 Đài cọc dưới cột Kểm tra: Theo hình vẽ với các góc xuyên thủng bằng 45othì toàn bộ cọc nằm trong hình tháp Vậy không có xuyên thủng giữa cột và đài - Chiều dài cọc ngàm vào đài : h1 = 0.15 (m) - Chiều cao của đài cọc là : hđ = 2.0 (m) - Chọn sơ bộ : h0 = hđ – h1 = 2.0 - 0.15 = 1.85(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 = P4 = Pmax = 1464.5 KN r1 =2.4-0.45=1.95m Từ (2.40)=>MI = (1464.+1464.1) 1.95= 5708.6(KNm) - Diện tích cốt thép đặt cho đài cọc theo phương cạnh dài : Chọn a=15cm , ho = hđ – a = 200 – 15 =185(m). =122.1cm2 Chọn 38f 20 (As =119.3cm2) - Khoảng cách cốt thép bố trí : - Mômen tương ứng với mặt ngàm 2-2: . (3.18) Với P3.2.1 = Ptb = (1464.5+1306.6)/2=1385.5 KN r1I =1.2-0.35=0.85m Từ (2.40)=>MI = (1385.5x3) 0.85= 3533(KNm) - Diện tích cốt thép đặt cho đài cọc theo phương cạnh ngắn : Chọn a=15cm , ho = hđ – a = 200 – 15 =185(m). =75.7cm2 Chọn 24f 20 (As =75.36cm2) - Khoảng cách cốt thép bố trí : 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. - 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 = 239.55 KN ( đối với 6 cọc) suy ra Hf = = 119.7KN - 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: = -3.810-5 (rad) yo = Hf x dHH + Mf x dHM = 119.7 x 1 x 10-4 – 89.95 x 2.4 x 10-5 = 0.011m - Chuyển vị của cọc ở cao trình đặt lực ngang Hf : = y0 = 0.011m = 0.11cm(L0 = 0) (3.26) Dn =0.11< [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 UỐN 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 Bieåu ñoà mment uoán Mz + 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 = 3356.4KN => Ntt0 = Ntc0 n = 3356.41.15=3860KN Mtco = -720.4 KNm => Mtto = Mtcon = -720 1.15=-828.5KNm Qtco =215.3 KN => Qtto = Qtco n = 251.31.15 = -247.6KN 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=3m 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)*2.12 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 = 2 m Vậy chọn hm = 2m Sức chịu tải của cọc theo vật liệu : Pvl =3606.8(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 ≥ d+1(m) = 1 + 0.8 = 1.8 m - Áp lực tính toán giả định tác dụng lên đế đài do phản lực đầu cọc Ptt = = = 661.85(KN/m2) - Diện tích sơ bộ đế đài: Ađ = = = 6.3m2 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 6.3 x 20 x 2 = 377.2(KN) - Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài: Ntt = Ntt0 + Nttđ = 3860+377.2= 4437.2(KN) 3.4.3 Xác định số lượng cọc : - Số lượng cọc sơ bộ: nc ³ k = 1.5 x = 3.10cọc 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 = 3.03.0=9.0m2 - Trọng lượng bản thân đài và đất đắp trên đài: Gđ = =1.152029.0=414(KN) - Tổng mômen dưới đáy đài: = Mtt0 + Qott.hm =828.5+247.62=1323.7(KNm) - Tổng tải thẳng đứng tại đáy đài: Ntt = Ntt0 + Gđ =3860+414=4274(KN) - Tải trọng truyền xuống cọc vì Mx=0 ta có công thức sau : = ( kN ) Pmax = 1436.2(KN) < =2144.4(KN) Pmin = 700.8(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 =(1.8+0.8)+226tg3o53’=6.12m (3.12) + Diện tích khối móng quy ước : Fqu = Lqu Bqu=6.126.12=37.5m2 + 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)  =(37.5- 40.5024) (19.723+4.368+8.645+9.210)=8135.8(KN) + Kiểm tra áp lực tác dụng lên nền đất tại mũi cọc với các cặp nội lực  : * Cặp Nmax=3356.4KN ,Mtu =720.4KNm,Qtu =215.3KN và * Cặp Mmax=720.4 KN ,Ntu =3356.4KNm,Qtu =215.3KN bằnh nhau nên ta so sánh một cặp - Tổng trọng lượng tiêu chuẩn của khối móng qui ước  3356+(1500+1306+8135.8)=14297.8(KN) - Mômen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối móng qui ước  =720.4+247.6 (2+26)=7653.2(KNm) Áp lực tiêu chuẩn ở đáy khối quy ước: = Trong đó : 38.2m3 - Ưng suất trung bình ở đáy khối móng qui ước  381.3(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 (3.14)=>=1512(KN/m2) Thỏa điều kiện (3.10) (KN/m2) > >0 *Cặp Mmin=587.9KNm ,Ntu =3336.2KN,Qtu =189.5KN - Tổng trọng lượng tiêu chuẩn của khối móng qui ước  3336.2+(1500+1306+8135.8)=14278(KN) - Mômen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối móng qui ước  = 587.9+189.5(2+26)=5893.9(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 : = - = 381.3– 258.16 = 123.14(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 0 1 123.14 258.16 51.632 1 0.5 1.0 0.5 0.71 86.8137 262.76 52.552 2 1 1.0 1 0.34 41.8676 267.36 53.472 3 1.5 1.0 1.5 0.18 22.1652 271.96 54.392 4 2 1.0 2 0.11 13.5454 276.56 55.312 5 2.5 1.0 2.5 0.08 9.2355 281.16 56.232 6 3 1.0 3 0.05 6.157 285.76 57.152 7 3.5 1.0 3.5 0.04 4.9256 290.36 58.072 8 4 1.0 4 0.03 3.6942 294.96 58.992 9 4.5 1.0 4.5 0.02 2.4628 299.56 59.912 10 5 1.0 5 0.02 2.4628 304.16 60.832 Giới hạn nền lấy đến điểm 2 có độ sâu Z = 1m kể từ vị trí mũi cọc trở xuống Ta có : sglZi = 41.86 (KN/m2 ) < 0.2sbtZi = 53.47 (KN/m2) Nên giới hạn nền để tính lún lấy tại điểm 2 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= =0.0071=0.71cm 1cm Vậy : SA = 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) 1250mm - 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 = 700.8KN 1068.5(KN) P1 = Pmax = 1436.2 KN r1 =0.65m Từ (3.16)=>MI = (1068.5x2) 0.65= 1389(KNm) - Diện tích cốt thép đặt cho đài cọc theo phương cạnh dài : Chọn a=15cm , ho = hđ – a = 150 – 15 =135(m). =40.8cm2 Chọn 16f 18 (As =40.64(cm2) - Khoảng cách cốt thép bố trí : - Mômen tương ứng với mặt ngàm II-II: . Với P1 =P4= Pmax = 1436.2 KN r1 =0.5m Từ (3.16)=>MI = (1436.2x2) 0.5=1436.2(KNm) - Diện tích cốt thép đặt cho đài cọc theo phương cạnh dài : Chọn a=15cm , ho = hđ – a = 150 – 15 =135(m). =42.2cm2 Chọn 16f 18 (As =40.64cm2) - Khoảng cách cốt thép bố trí : 3.5 TÍNH TOÁN MÓNG M3 3.5.1 Nội lực Nội lực Ntc0 = 1983.6KN => Ntt0 = Ntc0 n = 1983.61.15=2281.1KN Mtco = 282 KNm => Mtto = Mtcon = 282 1.15=324.3KNm Qtco =82.8 KN => Qtto = Qtco n = 82.81.15 = 95.22KN Trong đó n: 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)*2.2 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 = 1.54 m Vậy chọn hm = 2m Sức chịu tải của cọc theo vật liệu : Pvl = 3606.8(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 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 = = = 6.99m2 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 6.99 x 20 x 2 = 307.56(KN) - Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài: Ntt = Ntt0 + Nttđ = 2281.1+307.56=2588.66(KN) 3.4.3 Xác định số lượng cọc : - Số lượng cọc sơ bộ: nc ³ k = 1.5 x = 1.2cọc 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 = 2 cọc 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 = 3.01.5=4.5m2 - Trọng lượng bản thân đài và đất đắp trên đài: Gđ = =1.152024.5=207(KN) - Tổng mômen dưới đáy đài: = Mtt0 + Qott.hm =324.3+95.222=514.74(KNm) - Tổng tải thẳng đứng tại đáy đài: Ntt = Ntt0 + Gđ =2281.1+207=2488.1(KN) - Tải trọng truyền xuống cọc vì Mx=0 ta có công thức sau : = ( kN ) Pmax = 1530(KN) < =2144.4(KN) Pmin = 958(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 =(e+D)+2lctg =(1.8+0.8)+226tg3o53’=6.1m (3.12) Bqu =(e+D)+2lctg =(0+0.8)+226tg3o53’=4.32m + Diện tích khối móng quy ước : Fqu = Lqu Bqu=6.14.32=26.4m2 + 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 =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)  =(26.4-20.5024) (19.723+4.368+8.645+9.210)=5821.6(KN) + Kiểm tra áp lực tác dụng lên nền đất tại mũi cọc với các cặp nội lực  : * Cặp Nmax=1983.6KN ,Mtu =282KNm,Qtu =82.8KN và * Cặp Mmax=282 KN ,Ntu =1983.6KNm,Qtu =82.8KN bằnh nhau nên ta so sánh một cặp - Tổng trọng lượng tiêu chuẩn của khối móng qui ước  1983+(1054+1306+5821.6)=10164.6(KN) - Mômen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối móng qui ước  =282+82.8 (2+26)=2600.4(KNm) Áp lực tiêu chuẩn ở đáy khối quy ước: = Trong đó : 26.8m3 - Ưng suất trung bình ở đáy khối móng qui ước  385.7(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 Mmin=281.6KNm ,Ntu =1968.8KN,Qtu =62.9KN - Tổng trọng lượng tiêu chuẩn của khối móng qui ước  281.6+(1054+1306+5821.6)=8463.2(KN) - Mômen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối móng qui ước  = 281.6+62.9(2+26)=2042.8(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 : = - = 385.7– 258.16 = 127.5(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 0 1 127.5 258.16 51.632 1 0.5 1.0 0.5 0.71 89.8875 262.76 52.552 2 1 1.0 1 0.34 43.35 267.36 53.472 3 1.5 1.0 1.5 0.18 22.95 271.96 54.392 4 2 1.0 2 0.11 14.025 276.56 55.312 5 2.5 1.0 2.5 0.08 9.5625 281.16 56.232 6 3 1.0 3 0.05 6.375 285.76 57.152 7 3.5 1.0 3.5 0.04 5.1 290.36 58.072 8 4 1.0 4 0.03 3.825 294.96 58.992 9 4.5 1.0 4.5 0.02 2.55 299.56 59.912 10 5 1.0 5 0.02 2.55 304.16 60.832 Giới hạn nền lấy đến điểm 2 có độ sâu Z = 1m kể từ vị trí mũi cọc trở xuống Ta có : sglZi = 43.35 (KN/m2 ) < 0.2sbtZi = 53.47 (KN/m2) Nên giới hạn nền để tính lún lấy tại điểm 2 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= =0.0073=0.73cm 1cm Vậy : SA = 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) 1250mm - 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 P1 = Pmax = 1530KN r1 =0.6m Từ (3.16)=>MI = 1530 0.6=918(KNm) - Diện tích cốt thép đặt cho đài cọc theo phương cạnh dài : Chọn a=15cm , ho = hđ – a = 150 – 15 =135(m). =26.98cm2 Chọn 10f 18 (As =69.08(cm2) - Khoảng cách cốt thép bố trí : - Mômen tương ứng với mặt vuông góc Từ (3.16)=>M2=30%MI = 918 0.3= 275.4(KNm) - Diện tích cốt thép đặt cho đài cọc theo phương cạnh dài : Chọn a=15cm , ho = hđ – a = 150 – 15 =135(m). =8.09cm2 Chọn 10f12 (As =11.3cm2) - Khoảng cách cốt thép bố trí : SO SÁNH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN MÓNG Từ các giá trị tính toán của hai phương án móng cọc ép bê tông cốt thép và móng cọc khoan nhồi ta tổng hợp được khối lượng bêtông và cốt thép cho từng phương án móng như sau : KHỐI LƯỢNG BÊTÔNG (m3) KHỐI LƯỢNG THÉP (Tấn) Cọc ép Cọc khoan nhồi Cọc ép Cọc khoan nhồi 63.96 173.72 16.18 21.7 Các ưu khuyết điểm của hai loại phương án móng : I) Móng cọc ép : 1) Ưu điểm : Giá thành rẻ so với các loại cọc khác (cùng điều kiện thi công giá thành móng cọc ép rẻ 2-2.5 lần giá thành cọc khoan nhồi), thi công nhanh chóng, dễ dàng kiểm tra chất lượng cọc do sản xuất cọc từ nhà máy (cọc được đúc sẵn) , phương pháp thi công tương đối dễ dàng, không gây ảnh hưởng chấn động xung quanh khi tiến hành xây chen ở các đô thị lớn ; công tác thí nghiệm nén tĩnh cọc ngoài hiện trường đơn giản . Tận dụng ma sát xung quanh cọc và sức kháng của đất dưới mũi cọc . 2) Khuyết điểm : Sức chịu tải không lớn lắm ( 50 ¸350 T ) do tiết diện và chiều dài cọc bị hạn chế ( hạ đến độ sâu tối đa 50m ) . Lượng cốt thép bố trí trong cọc tương đối lớn . Thi công gặp khó khăn khi đi qua các tầng laterit , lớp cát lớn , thời gian ép lâu II) Móng cọc khoan nhồi : 1) Ưu điểm : Sức chịu tải của cọc khoan nhồi rất lớn ( lên đến 1000 T ) so với cọc ép , có thể mở rộng đường kính cọc 60cm ® 250cm , và hạ cọc đến độ sâu 100m . Khi thi công không gây ảnh hưởng chấn động đối với công trình xung quanh . Cọc khoan nhồi có chiều dài > 20m lượng cốt thép sẽ giảm đi đáng kể so với cọc ép . Có khả năng thi công qua các lớp đất cứng , địa chất phức tạp mà các loại cọc khác không thi công được . 2) Khuyết điểm : Giá thành cọc khoan nhồi cao so với cọc ép , ma sát xung quanh cọc sẽ giảm đi rất đáng kể so với cọc ép do công nghệ khoan tạo lỗ. Biện pháp kiểm tra chất lượng thi công cọc nhồi thường phức tạp và tốn kém , thí nghiệm nén tĩnh cọc khoan nhồi rất phức tạp . Công nghệ thi công cọc khoan nhồi đòi hỏi trình độ kỹ thuật cao .  III) Tiêu chí lựa chọn các phương án móng : 1) Điều kiện an toàn – chịu lực : Cả hai phương án móng đều đảm bảo được toàn bộ tải trọng do công trình truyền xuống đồng thời đảm bảo các chỉ tiêu về độ bền, độ lún, … của Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam. Do vậy, nếu xét về yếu tố này thì cả hai phương án móng trên đều có thể chấp nhận được. 2) Điều kiện thi công : Ø Địa chất của công trình là đất yếu gồm các lớp sét trạng thái chặt vừa và dẻo, nếu sử dụng phương án cọc ép đài đơn với chiều dài cọc đã chọn thiết kế thì khả năng ép được cọc đến cao độ thiết kế sẽ không quá khó khăn,cọ sẽ dể ép qua các lớp đất yếu nhưng số lượng cọc ép tương đối lớn thì đất dễ bị nén chặt do đó khó có thể ép đủ số lượng cọc. Tuy cọc khoang nhồi có chiều sâu không hạn chế nhưng vì đất quá yếu nên không quá trình khoang có thể gây sập hố khoang . Ø Mặt bằng thi công là một trong những yếu tố không kém phần quan trọng trong việc lựa chọn phương án móng vì nó liên quan đến tổ chức tổng mặt bằng công trường và tiến độ thi công. Công trình này được xây dựng trong điều kiện không có công trình lân cận do đó điều kiện về mặt bằng không gây ảnh hưởng đến việc thi công. Ø Tiến độ thi công là một khâu quan trọng khi chủ đầu tư muốn công trình sớm đi vào phục vụ. Do đó đòi hỏi người thiết kế phải lựa chọn phương án móng sao cho đáp ứng được nhu cầu trên. Trong 2 phương án trên : - Phương án cọc ép thi công khó (vì số lượng cọc nhiều ) thời gian thi công dài - Phương án cọc nhồi thi công nhanh hơn vì thiết bị phổ biến 3) Điều kiện kinh tế : Khi xét đến các chỉ tiêu về kinh tế, ta cần phải xét đến hiệu quả kinh tế tổng hợp, không chỉ xem xét khối lượng vật liệu sử dụng và giá thành bản thân từng phương án móng mà còn xem xét các nhân tố ảnh hưởng đến tính kinh tế như yêu cầu sử dụng , điều kiện thi công ,…Tuy nhiên đây là vấn đề rất khó định lượng chính xác , đặc biệt là yếu tố giá thành vì nó thay đổi rất đa dạng của mỗi đơn vị thi công, năng lực mỗi nhà thầu. Trong phạm vi luận văn, do chưa có điều kiện tiếp xúc thực tế nên về mặt giá cả thi công em chưa thể nắm rõ được, do vậy tạm thời em xin so sánh hai phương án này thông qua việc so sánh sơ bộ khối lượng vật liệu của 2 phương án . Dựa vào bảng khối lượng bê tông và cốt thép sủ dụng trong cọc nhồi và cọc ép ta thấy phương án cọc ép sử dụng ít vật liệu hơn IV) Tóm lại : Ø Phương án MÓNG CỌC ÉP kinh tế hơn và dể thi công hơn cọc nhồi vì vậy ta chọn phương án thi công cọc ép cho công trình này. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TCVN 2737 – 1995 , Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn xây dụng , NXB Xây dựng Hà Nội , 2002. [2] TCVN 356 – 2005 , kết cấu bêtông và bêtông cốt thép , Tiêu chuẩn xây dụng , NXB Xây dựng . [5] TCVN 206 – 1998 , cọc khoan nhồi – yêu cầu về chất lượng thi công , Tiêu chuẩn xây dụng , NXB Xây dựng [6] TCVN 205 – 1998 , móng cọc - tiêu chuẩn thiết kế , Tiêu chuẩn xây dựng , NXB Xây dựng [7] TCVN 2737 – 1995 , tải trọng và tác động- Tiêu chuẩn thiết kế , NXB Xây dựng. [8] TÍNH TOÁN THỰC HÀNH CẤU KIỆN BÊ TÔNG CỐT THÉP theo tiêu chuẩn TCXDVN 356-2005, của tác giả Gs,Ts NGUYỂN ĐÌNH CỐNG [9] SÀN BÊTÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI , của tác giả Nguyễn Đình Cống – Trường ĐH Xây Dựng – Bộ ư5trình bêtông cốt thép. [9] KẾT CẤU BÊTÔNG CỐT THÉP (Tập 1 ; Tập 2 ; tập 3) của tác giả Võ Bá Tầm – Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh – Trường ĐH Bách Khoa. [10] KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP (phần cấu kiện cơ bản) của tác giả Gs,Ts NGÔ THẾ PHONG , Gs,Ts NGUYỂN ĐÌNH CỐNG , Ts .TRỊNH KIM ĐẠM ,Pgs,Ts NGUYỄN XUÂN LIÊN,Ks NGUYỂN PHẤN TUẤN. [11] TÍNH TOÁN TIẾT DIỆN CỘT BÊ TÔNG CỐT THÉP ,của tác giả GS .NGUYỄN ĐÌNH CỐNG. [12] NỀN VÀ MÓNG ,của tác giả LÊ ANH HOÀNG [13] NỀN MÓNG VÀ TẦNG HẦM NHÀ CAO TẦNG ,của tác giả Gs,TSKH NGUYỂN VĂN QUẢNG [14] NỀN MÓNG , của tác giả Châu Ngọc Ẩn– Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh – Trường ĐH Bách Khoa. [15] SỔ TAY THỰC HÀNH KẾT CẤU CÔNG TRÌNH , của tác giả PGS , PTS Vũ Mạnh Hùng [16] HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN NỀN MÓNG , của tác giả GS , TS Nguyễn Văn Quảng , KS Nguyễn Hữu Kháng. [17] KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG BÊTÔNG CỐT THÉP , của tác giả PGS Lê Thanh Huấn [18] THIẾT KẾ KẾT CẤU BẰNG PHẦN MỀM SAP 2000 , của tác giả Nguyễn Khánh Hùng [19] TCVN 74-1987 , đất xây dựng ,phương pháp chỉnh lý thống kê các kết quả xác định đặc trưng của chúng Tiêu chuẩn xây dựng , NXB Xây dựng MỤC LỤC Lời giới thiệu ………………………………………………………………1 Phần I. Kiến trúc ………………………………….....................................2 Sự cần thiết đầu tư………………………………………… .3 Nội dung và hình thức đầu tư………………………………..3 Đặc điểm - vị trí , điều kiện tự nhiên khu vực xây dựng… Quy mô đầu tư công trình…………………………………….5 Các giải pháp thiết kế…………………………………………5 Phần II. Kết cấu …………………………………………………………… 9 Chương I. Tính toán sàn tầng 3 1.1. Số liệu tính toán………………………………………… …10 1.2. Sơ đò bố trí ô sàn…………………………………………….11 1.3. Chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm……………………….11 1.4 Xác định tải trọng tác dụng lên sàn……………………… 12 1.5. Tính toán kích thước sàn……………………………………14 Chương II. Thiết kế dầm dọc trục D Sơ đồ tính ……………………………………………………..21 Xác tịnh tải trọng lên dấm dọc trục D………………………21 Tính nội lực dầm dọc…………………………………………24 Tính toán cốt thép dầm ………………………………………26 Chương III. Tính toán cầu thang tầng điển hình Khái niệm chung ……………………………………………...34 Tính toán cầu thang vế dạng bản ……………………………34 Tính bản thang………………………………………..34 tính dầm chiếu nghỉ…………………………………. .39 Chương IV. Tính toán hồ nước mái Khái niệm chung………………………………………………43 Xác định sơ bộ kích thước tiết diện…………………………..43 Tính toán bảng nắp……………………………………………45 Tính toán bảng đáy……………………………………………48 Tính bảng thành……………………………………………….50 Tính toán hệ dầm nắp…………………………………………52 Tính toán hệ dầm dáy…………………………………………57 Kiểm tra nứt bản đáy…………………………………………65 Chương VI. Thiết kế khung trục 3 Khái niệm về các kết cấu chịu lực…………………………....65 Tính toán khung trục 3……………………………………….67 Chọn sơ bộ tiết diện khung…………………………..68 Xác định tải trọng truyền lên khung………………...71 Tính nội lực khung……………………………………78 Tính cốt thép dầm khung trục 3……………………..86 Tính toán bố trí cốt thép cột………………………….97 Phần III. Nền móng Chương I. Xử lý thống kê số liệu địa chất Cấu tạo địa chất……………………………………………...111 TÍnh chất cơ lí và địa chất thủy văn………………………..113 Sơ đố vị trí hố khoan………………………………………...113 Phương pháp chỉnh lí thống kê các kết quả………………..113 Lựa chọn giải pháp nền móng………………………………127 Chương II. Phương án I. Móng cọc ép Số liệu tải trọng………………………………………………128 Tính móng M1………………………………………………..128 Chọn chiều sâu chôn móng…………………………..128 Chọn các thông số về cọc…………………………….129 Tính sức chịu tải của cọc…………………………….129 Xác định số lượng cọc và bố trí cọc………………....134 Kiểm tra phản lực đầu cọc…………………………..134 Kiểm tra ứng suất dưới mũi cọc…………………….135 Xác định chiều cao và tính thép đài cọc…………….140 Tính toán và bố trí thép cọc…………………………………142 2.3.1 Kiểm tra khi vận chuyển…………………………......142 2.3.2. Kiểm tra khi lắp dựng………………………………..143 2.3.3. Kiểm tra chuyển vị ngang……………………………143 2.4. Tính móng M2………………………………………………...147 2.5. Tính móng M3………………………………………………...156 Chương III. Móng khoan nhồi Khái quát về cọc khoan nhồi…………………………………168 Tính móng M1…………………………………………………169 Chọn chiều sâu cho móng ………………………………169 Chọn vật liệu và kích thước cọc………………………..170 Xác định sức chịu tải của cọc khoan nhồi…………… Xác định sơ bộ kích thước cọc………………………..176 Xác định số lượng cọc………………………………….176 Kiểm tra phản lực đầu cọc…………………………....177 Kiểm tra ứng suất dưới mũi cọc……………………….178 Kiểm tra điều kiện chọc thủng………………………...183 Tính cốt thép đài cọc…………………………………...183 Kiểm tra cọc chịu tải trọng ngang…………………………….184 Tính móng M2………………………………………………….189 Tính móng M3………………………………………………….197 So sánh và lựa chọn phương án móng…………………………………..219