Móng cọc ép khoan nhồi bê tông cốt thép

CHƯƠNG III: MÓNG CỌC KHOAN NHỒI BÊ TÔNG CỐT THÉP A.MÓNG M1 I. TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN VÀ SỨC CHỊU TẢI CỌC: 1.Tải trọng tính toán: Ntt(KN) Mxtt (KN.m) Mytt (KN.m) Hxtt(KN) Hytt(KN) 8519.79 334.72 322.38 125.80 142.65 Ntc(KN) Mxtc (KN.m) Mytc (KN.m) Hxtc(KN) Hytc(KN) 7408.51 291.06 280.33 109.39 124.04 2.Chọn vật liệu và kích thước cọc: - Chọn cọc có kích thước d=800 mm. Mũi cọc cắm vào lớp đất cát pha,trạng thái dẻo cứng( lớp đất số 3).Chiều dài cọc ltt = 35 m - Ngàm cọc vào đài 10 cm - Diện tích ngang của cọc: F = pd2/4= 3,140.82/4= 0,5024 m2 - Đáy đài đặt tại cốt -3.3m a. Sức chịu tải theo vật liệu làm cọc : Cọc đường kính 80 cm đặt 16F16, Fa = 32.176 cm2 trong cọc, chiều dài lồng cốt thép cọc 2/3 chiều dài của cọc ( 23m) còn lại mũi cọc chỉ đổ bê tông. Bê tông cọc B25, Rb = 14.5 MPa. Rbt = 1.05 MPa. Cốt thép AII, Rs = 280 MPa. Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc : Trong đó : Ru : cường độ tính toán của bê tông cọc nhồi, xác định như sau: Đối với cọc đổ bê tông dưới nước hoặc dung dịch sét, Ru=R/4.5> 60 Kg/cm2 R: mác thiết kế của bêtông cọc (bêtông B25bêtông mác 300) => R= 300 kg/cm2 => Ru= 300/4.5= 66.7> 60 => lấy Ru= 60 kg/cm2= 6000 KN/m2 Fb: diện tích tiết diện cọc Fb= m2 Ran: cường dộ tính toán của cốt thép Ran = => lấy Ran= 2000 Kg/cm2= 200000 KN/m2 Fa: diện tích tiết diện ngang cốt thép dọc ( Fa= 32.176 cm2) Þ pvl = = 3657.92 KN b.Sức chịu tải theo điều kiện đất nền: a.Sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền: Sức chịu tải cho phép của cọc đơn theo đất nền: Trong đó: Qtc: sức chịu tải tiêu chuẩn,tính toán theo đất nền của cọc đơn Ktc: hệ số an toàn ( khi xét đến hiệu ứng nhóm) Ktc=1.4 Qtc : gồm khả năng chịu mũi và khả năng bám trượt bên hông: Qtc=mR.qm.Fc+uSmf.fsi.Li Trong đó: mR: hệ số diều kiện làm việc tại mũi cọc (mR=1 cho cát); mf: hệ số điều kiện làm việc của đất bên hông (mf=0.6 cho cọc khoan nhồi); fsi: khả năng bám trượt xung quanh cọc; Li,u: chiều dài phân đoạn và chu vi cọc (u= 2.512m) qm :khả năng chịu tải mũi cọc; mũi cọc tựa lên lớp cát pha,tra bảng => qm =4100 KN/m2 fsi : tra bảng dựa vào tính chất đất nền STT Lớp đất Độ sệt Zi(m) fsi(KN/m2) 1 Bùn sét,xám đen 1.22 4.25 5.25 2 Sét xám trắng,vàng nâu đỏ 0.31 8.5 43.375 3 Cát pha sét nâu đỏ,hồng,vàng 0.4 37.3 50 uSmf.fsi.Li= 2.512(0.6x (5.25x 4.4+43.375x 3.8+50x 29.3))=2491.29 KN Qtc= 1x 4100x 0.5024+2491.29 = 4551.13 KN Qa= KN b.Sức chịu tải theo chỉ tiêu cường độ của đất nền: Sức chịu tải cực hạn của cọc tính theo công thức: Qu=Qm+Qf = qm.Fc+uSfsi.Li Trong đó: Khả năng chịu mũi: qm =c.Nc+g’.zm.Nq+g’.D. Ng với : j= 9.690 Nc= 8.19 Nq= 2.44 Ng = 0.96 g’.zm= 337.56 KN/m2 g’ = => qm = KN/m2 => Qm= 1330.93x 0.5024= 668.66 KN Khả năng bám trượt hông: fsi =ca+s’.Ka.tgja với : ca: lực dính giữa thân cọc và đất (ca= 0.8c) ja: góc ma sát giữa cọc và đất nền (ja=0.8ja) s’: ứng suất do trọng lượng bản thân tính tại giữa lớp đất (s’=SZi) Ka: hệ số áp lực ngang trong đất ,Ka=1.3(1-sinj) STT Lớp đất Zi Ca ja gdn s’ Ka fsi (m) (KN/m2) (KN/m3) (KN/m2) (KN/m2) 1 Bùn sét,xám đen 4.5 3.44 2.86 5.10 22.95 1.24 4.86 2 Sét xám trắng,vàng nâu đỏ 8.5 15.82 7.42 5.12 43.52 1.13 22.22 3 Cát pha nâu đỏ,hồng,vàng 37.3 16.40 7.75 8.70 328.86 1.12 71.23 Qf= 2.512x(4.4 x4.86+ 3.8x 22.22+29.3x 71.23) = 5597.93 KN Qu= 668.66+5597.93 = 6266.59 KN Khả năng chịu tải sử dụng thiết kế: Qa=KN b.Sức chịu tải theo các chỉ tiêu đặt trưng của đất nền: Qa= min(Qa, Qa)= 3021.85 KN Vậy chọn giá trị tính toán móng Pc= 3021.85 KN II. TÍNH TOÁN MÓNG: 1.Chọn số lượng cọc và bố trí cọc: Sơ bộ chọn số lượng cọc theo công thức: Chọn bố trí 4 cọc theo hình sau: SƠ ĐỒ BỐ TRÍ CỌC cọc x y 1 -1.2 1.2 2 1.2 1.2 3 -1.2 -1.2 4 1.2 -1.2 Sxi2 5.76 Syi2 5.76 2.Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc: Trọng lượng móng khối qui ước: Wqu= Với: Bd = Ld = 4 m hd= 1.5m gtb= 25 KN/m3 n= 1.1 Wqu= 4x 4x 1.5x 25x 1.1= 660 KN Tải trọng tác dụng lên đáy đài: =8519.79 + 660 = 9179.79 KN Tải trọng tác dụng bình quân lên đầu cọc: Pi(KN) P1 2297.52 P2 2431.84 P3 2158.05 P4 2292.38 Kiểm tra theo điều kiện: Pmax= P2= 2431.84 KN < Pc= 3021.85 KN (cọc đủ khả năng chịu tải) Pmin= P4= 2158.05 KN > 0 (cọc không bị nhổ) 3.Kiểm tra ổn định của móng khối quy ước dưới mũi cọc: Tính góc ma sát trung bình của các lớp đất theo chiều dài cọc: Bề dày và bề rộng móng khối quy ước: Lm= Bm= L’+ 2tg()SLi= (4-0.8)+ 2 tg()x 35 = 5.94 m Trọng lượng móng khối quy ước: Wqum= Lmx Bmx gtbx Zm= 5.94x 5.94x (22-10)x 38.3 = 16216.34 KN Tải trọng tác dụng tại đáy móng khối quy ước: = Ntc+ Wqum = 7408.51+ 16216.34= 23620.85 KN Độ lệch tâm: m m Phản lực bình quân dưới đáy móng: KN/m2 Phản lực dưới đáy móng khối quy ước: smax= 685.76 KN smin= 653.16 KN Tải trọng tiêu chuẩn dưới móng khối quy ước ngay tại mũi cọc: Với: m1= m2= 1.2 ktc= 1 A= 0.1738 B= 1.699 D= 4.1328 g = 9.62 KN/m3 g’.zm= 337.56 KN/m2 Rtc= 860.29 KN Điều kiện để tính toán độ lún: smax= 685.76 KN < Rtc= 957.46 KN (thoả) 4.Tính lún nhóm cọc:( phương pháp phân tầng cộng lún) Ứng suất do trọng lượng bản thân tại đáy móng: sobt= g’.zm= 337.56 KN/m2 Ứng suất gây lún tại đáy móng: sogl= stb- sobt= 669.46 – 337.56 = 331.9 KN Chia lớp đất từ mũi cọc thành nhiều lớp mỏng khoảng 1m và đánh số thứ tự : 0,1,2,3… Tính ứng suất do trọng lượng bản thân đất tại các vị trí i = 0,1,2,3… sibt = si-1bt +g’.hi Tính ứng suất gây lún tại các vị trí i = 0,1,2,3… sigl = K0.s0gl Trong đó: K: hệ số phân bố ứng suất tại tâm tra bảng với: và (Zi: độ sâu tại vị trí i= 0,1,2,3… tính từ đáy móng) Xác định vị trí ngừng tính lún n: sngl = 0.2 x snbt Tính ứng suất gay lún trung bình cho tứng lớp đất: stb igl = Độ lún móng : Trong đó: b0 = 0.8 theo quy phạm E0 = 25000 KN/m2. BẢNG TÍNH LÚN Điểm Độ sâu(Z) Lm/Bm Z/Bm ko sigl sibt 0.2*sibt stbgl 0 0 1.00 0.00 1.000 331.90 337.56 67.51 1 1 1.00 0.13 0.974 323.27 347.18 69.44 327.59 2 2 1.00 0.25 0.920 305.35 356.80 71.36 314.31 3 3 1.00 0.38 0.816 270.83 366.42 73.28 288.09 4 4 1.00 0.51 0.696 230.84 376.04 75.21 250.83 5 5 1.00 0.64 0.570 189.18 385.66 77.13 210.01 6 6 1.00 0.76 0.482 159.98 395.28 79.06 174.58 7 7 1.00 0.89 0.401 132.93 404.90 80.98 146.45 8 8 1.00 1.02 0.332 110.19 414.52 82.90 121.56 9 9 1.00 1.15 0.280 92.93 424.14 84.83 101.56 10 10 1.00 1.27 0.239 79.32 433.76 86.75 86.13 S = 0.0646 (m) = 6.46 cm < [Sgh] =8 cm Như vậy móng thiết kế thỏa mãn yêu cầu về độ lún 5.Tính toán cọc chịu tải trọng ngang : Với : Qxmax = 125.80 KN Qymax = 142.65 KN Khi tính toán cọc chịu tải trọng ngang, đất xung quanh cọc được xem như môi trường đàn hồi biến dạng tuyến tính đặt trưng bằng hệ số nền Cz kN/m3 được xác định như sau : Trong đó : K : là hệ số tỷ lệ (kN/m4) phụ thuộc vào loại đất xung quanh cọc, lấy theo bảng G.1 phụ lục TCVN 205 – 1998 z : độ sâu của vị trí tiết diện cọc (m), kể từ mặt đất dối với cọc đài cao, hoặc kể từ đáy đài đối với cọc đài thấp a/ Kiểm tra chuyển vị ngang và góc xoay trong giới hạn cho phép : CHUYỂN VỊ CỦA CỌC KHI CHỊU TÁC DỤNG CỦA MOMEN VÀ TẢI NGANG Điều kiện kiểm tra : ; Lực ngang tác dụng lên đầu mỗi cọc là : Moment tác dụng lên đầu mỗi cọc là : Tất cả các tính toán được thực hiện theo chiều sâu tính đổi của tiết diện cọc trong đất z và chiều sâu tính đổi hạ cọc trong đất le xác định theo công thức : Trong đó : z và l : là chiều sâu thực tế vị trí tiết diện cọc trong đất và chiều sâu hạ cọc thực tế trong đất tính từ đáy đài đối với cọc đài thấp : là hệ số biến dạng K : là hệ số tỷ lệ (kN/m4) phụ thuộc vào loại đất xung quanh cọc, lấy theo bảng G.1 phụ lục TCVN 205 – 1998 Khi tính toán cọc chịu tải trọng ngang, thực chất cọc chỉ làm việc với một đoạn cọc có chiều dài lah tính từ đáy đài cọc gọi là chiều sâu ảnh hưởng của nền đất khi cọc chịu lực ngang Chiều sâu được ảnh hưởng của cọc chịu tải trọng ngang được xác định theo công thức thực nghiệm Do đó đoạn cọc có chiều sâu ảnh hưởng chỉ nằm ở lớp 2, vì vậy ta sẽ xác định K dựa vào các chỉ tiêu cơ lý của lớp 2. Vì lớp đất 2 là lớp đất bùn sét do đó độ sệt của lớp 1 là lớn hơn 1, tức là nằm ngoài bảng tra, do đó ta lấy giá trị bất lợi nhất là K = 500kN/m4 để tính toán I : là moment quán tính tiết diện ngang cọc : bc : là bề rộng quy ước của cọc, theo TCVN 205 – 1998 ta lấy như sau : Khi thì Khi thì Vậy Tra bảng ta có các hệ số như sau : A0 = 2.441; B0 = 1.621; C0 = 1.751 Các chuyển vị đơn vị của cọc tại đầu cọc do các tải trọng đơn vị đặt tại đầu cọc gây ra là : Các chuyển vị ngang và góc xoay tại đáy đài là : Vậy điều kiện về chuyển vị ngang được thoả b/ Kiểm tra ổn định nền quanh cọc : Áp lực tính toán ; lực cắt ; moment tại các tiết diện cọc được xác định như sau : Các hệ số A1; B1; C1; D1; A3; B3; C3; D3; A4; B4; C4; D4 tra bảng G.3 – TCVN 205 – 1998 Đất nền xung quanh cọc phải thoả mãn các điều kiện sau : Trong đó : : là ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng tại độ sâu z : là lực dính và góc ma sát trong tính toán của đất : hệ số lấy bằng 0.6 cho cọc nhồi và cọc ống, bằng 0.3 cho các loại cọc còn lại : hệ số lấy bằng 1 cho mọi trường hợp, trừ công trình chắn đất chắn nức lấy bằng 0.7 : hệ số xét đến tỷ lệ ảnh hưởng của phần tải trọng thường xuyên trong tổng tải : moment do tải trọng thường xuyên : moment do tải tạm thời n : lấy bằng 2.5 Khi : cọc ngắn hay cọc cứng, ổn định nền theo phương ngang đựơc kiểm tra tại độ sâu z = L và z = L/3 Khi : cọc dài hay cọc chịu uốn, ổn định nền theo phương ngang đựoc kiểm tra tại độ sâu b.1/ Tính áp lực ngang của mặt bên cọc : Vì , cọc dài hay cọc chịu uốn, ổn định nền theo phương ngang được kiểm tra tại độ sâu Tại độ sâu này lớp đất số 2 có các chỉ tiêu cơ lý như sau : Độ ẩm tự nhiên W = 75.59 % Dung trọng tự nhiên γI = 15.01 KN/m3 γII = 15.1 KN/m3 Lực dính đơn vị = 3.97 kg/cm2 = 4.3 kg/cm2 Góc ma sát trong =2.780 =3.580 Ứng suất hữu hiệu theo phương đứng tại độ sâu này là : Ta có : Do đó Khả năng chịu tải của cọc tại độ sâu z = 3.125m : Áp lực ngang tại độ sâu z = 3.125 m : Thoả điều kiện chịu tải ngang z (m) ze A1 B1 C1 D1 σz (kN/m2) 0 0 1 0 0 0 0 -0.431 0.1 1 0.1 0.005 0 0.8615356 -0.862 0.2 1 0.2 0.02 0.001 1.576182 -1.293 0.3 1 0.3 0.045 0.005 2.1529513 -1.724 0.4 1 0.4 0.08 0.011 2.5998869 -2.155 0.5 1 0.5 0.125 0.021 2.9276961 -2.586 0.6 0.999 0.6 0.18 0.036 3.1419454 -3.017 0.7 0.999 0.7 0.245 0.057 3.2651075 -3.448 0.8 0.997 0.799 0.32 0.085 3.296792 -3.879 0.9 0.995 0.899 0.405 0.121 3.2507806 -4.31 1 0.992 0.997 0.499 0.167 3.1537264 -4.741 1.1 0.987 1.095 0.604 0.222 2.9959288 -5.172 1.2 0.979 1.192 0.718 0.288 2.784165 -5.603 1.3 0.969 1.287 0.841 0.365 2.5486621 -6.034 1.4 0.955 1.379 0.974 0.456 2.3004655 -6.466 1.5 0.937 1.468 1.115 0.56 2.0418026 -6.897 1.6 0.913 1.553 1.246 0.678 1.7038899 -7.328 1.7 0.882 1.633 1.421 0.812 1.4969272 -7.759 1.8 0.848 1.706 1.584 0.961 1.3157988 -8.19 1.9 0.795 1.77 1.752 1.126 0.9934223 -8.621 2 0.735 1.823 1.924 1.308 0.7683472 -9.483 2.2 0.575 1.887 2.272 1.72 0.3981811 -10.345 2.4 0.347 1.874 2.609 2.195 0.1476197 -11.207 2.6 0.033 1.755 2.907 2.724 -0.012982 -12.069 2.8 -0.385 1.49 3.128 3.288 -0.03194 -12.931 3 -0.928 1.037 3.225 3.858 -0.024141 -15.086 3.5 -2.928 -1.272 2.463 4.98 0.0929058 -17.241 4 -5.853 -5.941 -0.927 4.548 -0.65186 BIỂU ĐỒ ÁP LỰC NGANG b.2/ Tính Moment uốn dọc thân cọc : z (m) ze A3 B3 C3 D3 Mz (kNm) 0 0 0 0 1 0 83.615 -0.431 0.1 0 0 1 0.1 92.50509 -0.862 0.2 -0.001 0 1 0.2 101.051 -1.293 0.3 -0.005 -0.001 1 0.3 108.8474 -1.724 0.4 -0.011 -0.002 1 0.4 115.9555 -2.155 0.5 -0.021 -0.005 0.999 0.5 122.1694 -2.586 0.6 -0.036 -0.011 0.998 0.6 127.5116 -3.017 0.7 -0.057 -0.02 0.996 0.699 131.4654 -3.448 0.8 -0.085 -0.034 0.992 0.799 134.3469 -3.879 0.9 -0.121 -0.055 0.985 0.897 136.0278 -4.31 1 -0.167 -0.083 0.975 0.994 135.9087 -4.741 1.1 -0.222 -0.122 0.96 1.09 135.2986 -5.172 1.2 -0.287 -0.173 0.938 1.183 133.7916 -5.603 1.3 -0.365 -0.238 0.907 1.273 130.7538 -6.034 1.4 -0.455 -0.319 0.866 1.358 126.8343 -6.466 1.5 -0.559 -0.42 0.811 1.437 122.0536 -6.897 1.6 -0.676 -0.543 0.739 1.507 116.8044 -7.328 1.7 -0.808 -0.691 0.646 1.566 110.7352 -7.759 1.8 -0.956 -0.867 0.53 1.612 104.0062 -8.19 1.9 -1.118 -1.074 0.385 1.64 97.20854 -8.621 2 -1.295 -1.314 0.207 1.646 89.87422 -9.483 2.2 -1.693 -1.906 -0.271 1.575 74.18503 -10.345 2.4 -2.141 -2.663 -0.941 1.352 58.42538 -11.207 2.6 -2.621 -3.6 -1.877 0.917 41.51485 -12.069 2.8 -3.103 -4.718 -3.108 0.197 25.14723 -12.931 3 -3.541 -6 -4.688 -0.891 8.448644 -15.086 3.5 -3.919 -9.544 -10.34 -5.854 -32.2815 -17.241 4 -1.614 -11.713 -17.919 -15.076 -78.5499 Từ giá trị moment uốn dọc trục Mz , ta kiểm tra lượng cốt thép dọc trong cọc đã chọn ban đầu Quy đổi tiết diện cọc về tiết diện vuông tương đương có cạnh , tính cốt thép dọc trong cọc như cấu kiện chịu uốn Từ biểu đồ Mz , ta thấy Mmax = 136.027 kNm. Khi tính toán cốt thép chịu uốn với giá trị moment này ta thấy diện tích cốt thép tính được là : 30.24 cm2 < 32.176 cm2 diện tích cốt thép đã chọn ban đầu, do đó cọc đủ khả năng chịu đựợc moment uốn dọc thân cọc BIỂU ĐỒ MOMENT UỐN b.3/ Tính lực cắt dọc thân cọc : Bảng tính áp lực ngang Qz z (m) ze A4 B4 C4 D4 Qz (kNm) 0 0 0 0 0 1 20.625 -0.431 0.1 -0.005 0 0 1 20.22575 -0.862 0.2 -0.02 -0.003 0 1 19.22503 -1.293 0.3 -0.045 -0.009 -0.001 1 17.60342 -1.724 0.4 -0.08 -0.021 -0.003 1 15.55795 -2.155 0.5 -0.125 -0.042 -0.008 0.999 13.2262 -2.586 0.6 -0.18 -0.072 -0.016 0.997 10.60818 -3.017 0.7 -0.245 -0.114 -0.03 0.994 7.842692 -3.448 0.8 -0.32 -0.171 -0.051 0.989 5.086733 -3.879 0.9 -0.404 -0.243 -0.082 0.98 2.320704 -4.31 1 -0.499 -0.33 -0.125 0.967 -0.65389 -4.741 1.1 -0.603 -0.443 -0.183 0.946 -3.09567 -5.172 1.2 -0.716 -0.575 -0.259 0.917 -5.52253 -5.603 1.3 -0.838 -0.73 -0.356 0.876 -7.81247 -6.034 1.4 -0.967 -0.91 -0.479 0.821 -9.81271 -6.466 1.5 -1.105 -1.116 -0.63 0.747 -11.7592 -6.897 1.6 -1.248 -1.35 -0.815 0.652 -13.3588 -7.328 1.7 -1.396 -1.613 -1.036 0.529 -14.7291 -7.759 1.8 -1.547 -1.906 -1.299 0.374 -15.8436 -8.19 1.9 -1.699 -2.227 -1.608 0.181 -16.8752 -8.621 2 -1.848 -2.578 -1.966 -0.057 -17.5758 -9.483 2.2 -2.125 -3.36 -2.849 -0.692 -18.5655 -10.345 2.4 -2.339 -4.228 -3.973 -1.592 -19.0177 -11.207 2.6 -2.437 -5.14 -5.355 -2.821 -19.1083 -12.069 2.8 -2.346 -6.023 -6.99 -4.445 -19.0667 -12.931 3 -1.969 -6.765 -8.84 -6.52 -18.9204 -15.086 3.5 1.074 -6.789 -13.692 -13.826 -19.1718 -17.241 4 9.244 -0.358 -15.611 -23.14 -18.4592 Từ bảng tra ta thấy Chọn a = 5cm Kiểm tra lại khả năng chịu cắt của cọc : Như vậy cốt đai trong cọc được bố trí theo cấu tạo. Đai xoắn f10a200 Biểu đồ III.TÍNH TOÁN ĐÀI CỌC: 1.Kiểm tra xuyên thủng đài cọc: Ta có =1.5m chọn =1.4 để kiểm tra xuyên thủng Chu vi lỗ xuyên thủng: Ult = 4(bc +ho)= 4( 0.75+1.4)= 8.6 m Ta thấy tháp xuyên thủng choàng hết ra ngoài đài móng,như vậy không có hàng cọc nào nằm ngoài phạm vi xuyên thủng Không cần kiểm tra xuyên thủng mà vẩn đủ khả năng chống xuyên thủng 2.Tính toán cốt thép cho đài móng : Cốt thép đài cọc được tính theo 2 phương Chọn sơ đồ tính là dầm consol có mặt ngàm tại tiết diện mép cột và tải trọng tác dụng là phản lực của các cọc nằm ngoài mép cột. Do kích thướt và số cọc ở mỗi phương của móng bằng nhau nên thính thép cho 1 phương và bố trí tương tự cho phương còn lại.. Phương X: Momen tác dụng lên đài cọc: M = 0.825x(2431.84+2292.38) = 3897.48 KN.m => Chọn 24f25, a=170 (=117.816 ) B. MÓNG M2 I. TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN VÀ SỨC CHỊU TẢI CỌC: 1.Tải trọng tính toán: Ntt(KN) Mxtt (KN.m) Mytt (KN.m) Qxtt(KN) Qytt(KN) 5702.05 215.87 146.47 57.28 110.88 Ntc(KN) Mxtc (KN.m) Mytc (KN.m) Hxtc(KN) Hytc(KN) 4958.30 187.71 127.37 49.81 96.42 2.Chọn vật liệu và kích thước cọc:tương tự móng M1 II. TÍNH TOÁN MÓNG: 1.Chọn số lượng cọc và bố trí cọc: Sơ bộ chọn số lượng cọc theo công thức: Chọn bố trí 2 cọc theo hình sau: SƠ ĐỒ BỐ TRÍ ĐÀI CỌC cọc x y 1 0 1.2 2 0 -1.2 Sxi2 0 Syi2 2.88 2.Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc: Trọng lượng móng khối qui ước: Wqu= Với: Bd =1.6 m =4 m hd= 1.5m gd= 25 KN/m3 n= 1.1 Wqu= 1.6x 4x1.5x 25x 1.1= 264 KN Tải trọng tác dụng lên đáy đài: =5702.05 + 264= 5966.05 KN Tải trọng tác dụng bình quân lên đầu cọc: P1= 3011.35 KN P2= 2893.08 KN Kiểm tra theo điều kiện: Pmax= P1= 3011.35 KN < Pc= 3021.85 KN (cọc đủ khả năng chịu tải) Pmin= P2= 2893.08 KN > 0 (cọc không bị nhổ) 3.Kiểm tra ổn định của móng khối quy ước dưới mũi cọc: Tính góc ma sát trung bình của các lớp đất theo chiều dài cọc: Bề dày và bề rộng móng khối quy ước: Lm= L’+2tg()SLi= (4- 0.8)+ 2x tg()x 35 =5.94 m Bm= B’+2tg()SLi= (1.6- 0.8)+ 2x tg()x 35 = 3.54 m Trọng lượng móng khối quy ước: Wqum= Lmx Bmx gtbx Zm= 5.94x 3.54x (22-10)x 38.3 = 9664.28 KN Tải trọng tác dụng tại đáy móng khối quy ước: = Ntc+ Wqum = 4958.3+ 9664.28= 14622.58 KN Độ lệch tâm: m m Phản lực bình quân dưới đáy móng: KN/m2 Phản lực dưới đáy móng khối quy ước: smax= 714.63 KN smin= 676.16 KN Tải trọng tiêu chuẩn dưới móng khối quy ước ngay tại mũi cọc: Với: m1= m2= 1.2 ktc= 1 A= 0.1738 B= 1.699 D= 4.1328 g = 9.62 KN/m3 g’.zm= 337.56 KN/m2 Rtc= 860.29 KN Điều kiện để tính toán độ lún: smax= 714.63 KN < Rtc= 860.29 KN (thoả) 4.Tính lún nhóm cọc:( phương pháp phân tầng cộng lún) Ứng suất do trọng lượng bản thân tại đáy móng: sobt= g’.zm= 337.56 KN/m2 Ứng suất gây lún tại đáy móng: sogl= stb- sobt= 695.39 – 337.56 = 357.83 KN Chia lớp đất từ mũi cọc thành nhiều lớp mỏng khoảng 1m và đánh số thứ tự : 0,1,2,3… Tính ứng suất do trọng lượng bản thân đất tại các vị trí i = 0,1,2,3… sibt = si-1bt +g’.hi Tính ứng suất gây lún tại các vị trí i = 0,1,2,3… sigl = K0.s0gl Trong đó: K: hệ số phân bố ứng suất tại tâm tra bảng với: và (Zi: độ sâu tại vị trí i= 0,1,2,3… tính từ đáy móng) Xác định vị trí ngừng tính lún n: sngl = 0.2 x snbt Tính ứng suất gay lún trung bình cho tứng lớp đất: stb igl = Độ lún móng : Trong đó: b0 = 0.8 theo quy phạm E0 = 25000 KN/m2. BẢNG TÍNH LÚN Điểm Độ sâu(Z) Lm/Bm Z/Bm ko sigl sibt 0.2*sibt stbgl 0 0 1.68 0.00 1.000 357.83 337.56 67.51 1 1 1.68 0.28 0.930 332.78 347.18 69.44 345.31 2 2 1.68 0.56 0.739 264.51 356.80 71.36 298.64 3 3 1.68 0.85 0.538 192.51 366.42 73.28 228.51 4 4 1.68 1.13 0.390 139.37 376.04 75.21 165.94 5 5 1.68 1.41 0.286 102.16 385.66 77.13 120.77 6 6 1.68 1.69 0.220 78.72 395.28 79.06 90.44 S = 0.0399 (m) = 3.99 cm < [Sgh] =8 cm Như vậy móng thiết kế thỏa mãn yêu cầu về độ lún III.TÍNH TOÁN ĐÀI CỌC: 1.Kiểm tra xuyên thủng đài cọc: Ta có =1.5m chọn =1.4 để kiểm tra xuyên thủng Chu vi lỗ xuyên thủng: Ult = 4(bc +ho)= 4( 0.65+1.4)= 8.2 m Ta thấy tháp xuyên thủng choàng hết ra ngoài đài móng,như vậy không có hàng cọc nào nằm ngoài phạm vi xuyên thủng Không cần kiểm tra xuyên thủng mà vẩn đủ khả năng chống xuyên thủng 2.Tính toán cốt thép cho đài móng : Cốt thép đài cọc được tính theo 2 phương Chọn sơ đồ tính là dầm consol có mặt ngàm tại tiết diện mép cột và tải trọng tác dụng là phản lực của các cọc nằm ngoài mép cột. Phương Y: Momen tác dụng lên đài cọc: M = 0.875x 3011.35 = 2634.93 KN.m => Chọn 16f25, a=100 () Thép theo phương còn lại được dặt theo cấu tạo : Chọn 20f12, a=200. CHƯƠNG IV SO SÁNH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN I. KHÁI QUÁT VỀ CỌC ÉP, CỌC KHOAN NHỒI 1.Khái quát về cọc ép: - Cọc ép bê tông cốt thép được thiết kế chủ yếu cho các công trình 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 ép tương đối phổ biến Cọc ép có các ưu khuyết điểm sau: a. Ưu điểm - Có khả năng chịu tải lớn, sức chịu tải của cọc ép với đường kính lớn và chiều sâu lớn có thể chịu tải hàng vài trăm 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 cọc đóng khi thi công trong điều kiện này. - Giá thành rẻ so với phương án móng cọc khác. - Công nghệ thi công cọc không đòi hỏi kỹ thuật cao. b. Khuyết điểm - Cọc ép sử dụng ép tĩnh để ép cọc xuống đất, do đó chỉ thi công được trong những loại đất như sét mềm, sét pha cát. Đối với những loại đất như sét cứng, cát có chiều dày lớn thì không thể thi công được 2.Khái quát về cọc khoan nhồi: - Cọc khoan nhồi là cọc đổ tại chỗ, 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 đươc kiểm tra chất lượng bằng các phương pháp sau: thí nghiệm nén tĩnh, siêu âm, đo sóng ứng suất hay tia g… Cọc khoan nhồi có các ưu khuyết điểm sau: a. 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, hay mở rộng đáy cọc. - 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. b. Khuyết điểm - Giá thành thường cao so với phương án móng cọc khác. - Công nghệ thi công cọc đòi hỏi kỹ thuật cao. - Biện pháp kiểm tra chất lượng bê tông cọc thường phức tạp nên gây tốn kém trong quá trình thực thi. - 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 lổ. II.SO SÁNH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN MÓNG - ĐỂ SO SÁNH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN MÓNG TA DỰA VÀO 3 CĂN CỨ 1. Căn cứ vào điều kiện kỹ thuật: - Các phương án đã thiết kế đều đảm bảo về điều kiện ổn định và độ lún. 2. Căn cứ về điều kiện thi công: - Các phương án móng đều có thể đảm bảo các điều kiện thi công. - Các phương án móng trên đều ít nhiều gây ra những chấn động đến các công trình lân cận. (tùy thuộc vào phương án móng) nếu có biện pháp thi công hợp lý, thì có thể khắc phục được các khó khăn này. a. Phương án 1 Móng cọc BTCT: - Là loại khá phổ biến ở nước ta hiện nay.Khi xây dựng các công trình không quá cao kỹ thuật thi công đơn giản, không phức tạp như móng cọc khoan nhồi móng bè.Về biện pháp kiểm tra chất lượng cọc có thể sử dụng bằng phương pháp thử tĩnh.Cọc rất được sử dụng phổ biến hiện nay. b. Phương án 2 Móng cọc Khoan Nhồi: - Móng cọc khoan nhồi cũng rất phổ biến ở nước ta hiện nay, tuy nhiên do những tính chất đặc biệt của nó khi thi công nên kỹ thuật thi công phải chính xác và phải được kiểm tra nghiêm ngặt hơn hai phương án kia. 3. Căn cứ về điều kiện kinh tế: Căn cứ về giá thành thi công - Móng cọc khoan nhồi và móng bè do những yêu cầu về kỹ thuật rất cao, sử dụng máy móc hiện đại nên giá thành có thể cao hơn cọc ép bê tông cốt thép rất nhiều. III. KẾT LUẬN : Phương án móng cọc BTCT có tính phổ biến cao cũng như đòi hỏi về kỹ thuật thi công đơn giản cũng như chi phí thấp nhất nên ta lựa chọn phương án móng cọc BTCT. Việc lựa chọn phương án móng cho công trình trên phụ thuộc vào chi phí vật liệu và chi phí thi công sao cho tổng cộng hai loại chi phí trên là nhỏ nhất. Ngoài ra còn phải xét đến tính khả thi của công trình để chọn ra phương án móng hợp lý nhất.