Móng cọc khoan ép nhồi bê tông cốt thép

PHƯƠNG ÁN II: MÓNG CỌC KHOAN NHỒI BÊ TÔNG CỐT THÉP Sức chịu tải của cọc Chọn vật liệu và kích thước cọc - Chọn cọc có kích thước 60cm. Mũi cọc cắm vào lớp đất cát trung (lớp đất số 5). Chiều dài cọc ltt = 14m. - Ngàm cọc vào đài 15cm - Diện tích ngang của cọc: F = pd2/4 = 3.140.62/4 = 0.283 m2 - Đáy đài đặt tại cốt –5.1m 1.1. Sức chịu tải theo vật liệu làm cọc Cọc đường kính 60cm đặt 12F12, Fa = 13.57 cm2 trong cọc, chiều dài lồng cốt thép cọc 2/3 chiều dài của cọc (9m) còn lại mũi cọc chỉ đổ bê tông. Bê tông cọc mác 300, Rn = 130 Kg/cm2. Cốt thép CII, Ra = 2600 Kg/cm2. Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc. Trong đó: - m1: hệ số điều kiện làm việc = 0.85 - m2: hệ số điều kiện làm việc kể đến ảnh hưởng của phương pháp thi công cọc = 0.7 (dưới mực nước ngầm) - j: Hệ số uốn dọc Þ j = 1 - Rb, F : Diện tích và cường độ chịu nén của BêTông. - Ra , Fa : Diện tích và cường độ cốt thép. Þ pv = =254.18 T 1.2. Sức chịu tải theo điều kiện đất nền : sức chịu tải cho phép của cọc cho đất nền Trong đó: Ktc: hệ số an toàn bằng 1.4 dựa trên quy phạm : sức chịu tải của đất nền = m( mRRF+ uåmffihi) m: hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, lấy bằng 1 fi : cường độ tính toán của lớp đất thứ i theo mặt xung quanh cọc (T/m2) F : diện tích tiết diện ngang chân cọc Þ F = pd2/4 = 3.140.62/4 = 0.2826 m2 u : chu vi tiết diện chân cọc Þ u = 2pr = 23.140.3 = 1.884 m mR, mf : hệ số làm việc của đất ở mũi cọc và mặt bên có kể đến phương pháp hạ cọc. li : chiều dày lớp đất thứ i tiếp xúc với cọc Þ mR = 1 Þ mf = 0.9 (tra bảng 6-5 sách “Hướng Dẫn Đồ Án Nền Và Móng của thầy NGUYỄN VĂN QUẢNG”) + Sức kháng mũi của cọc: R = 0.75b() Với: R: cường độ tính toán của đất dưới mũi cọc : xác định theo bảng 6.7 phụ lục jI d = 0.6 m ; = 23.33= 36 ; = 270 a = 0.55 ; b = 0.29 ; Ak0 = 19.07 ; Bk0 = 35.97 : trọng lượng thể tích của đất ở chân cọc = 1T/m2 : trị trung bình của trọng lượng thể tích các lớp đất từ mũi cọc trở lên. gI = gI == 1.135T/m2 Þ R = 0.750.29(10.619.07+ 0.551.1351437.97) R = 74.66 T/m2 STT B hi Z fi hi*fi 1 <0 2m 3m 4.8 9.6 2 <0 2m 5m 5.8 11.6 3 <0 2m 7m 6.0 12 4 <0 2m 9m 6.35 12.7 5 0.22 2m 11m 6.3 12.6 6 0.22 2m 13 6.8 13.6 7 0 2m 15m 7.2 14.4 121.1 - Sức chịu tải của đất nền: m(mRRF+uåmffihi) = 1( 174.660.283+1.8840.9121.1) = 226.46 T - Sức chịu tải cho phép của cọc theo đất nền: f0 = = 161.76 T Vậy dùng giá trị f0 để thiết kế móng. Tính móng Móng: M1 Móng Tải trọng tiêu chuẩn Tải trọng tính toán M1 Lực dọc 561.09T 646.05 T Moment 33.16Tm 38.14 Tm Lực cắt 12.79 T 14.71 T 1.1. Xác định số cọc và bố trí cọc - Áp lực tính toán giả định tác dụng lên đáy đài do phản lực đầu cọc gây ra: Ptt = = = 49.92 (T/m2) - Áp lực nén lên bệ: Pttc = Ptt - g hđ = 49.92- 22 = 45.92 (T/m2) Với : hđ: chiều sâu chôn đài g: trọng lượng riêng trung bình - Diện tích sơ bộ đáy đài: Fđ = = = 14.07 m2 - Trọng lượng của đài và đất trên đài: Nđtt = nFđhđg = 1.114.0722 = 61.90 (T) - Lực dọc tính toán xác định đến cốt đáy đài: Ntt = Ntt0 + Nttđ = 646.05 +61.90 = 707.95 (T) - Số lượng cọc sơ bộ: nc ³ m = = 5.25 (cọc) Chọn nc = 6 cọc - Diện tích thực tế: ab = 4.8 3 = 14.4 m2 Với: a,b là chiều dài và chiều rộng của đài cọc - Trọng lượng thực tế của đài và đất trên đài: Nđtt = nFđhđg = 1.114.422 = 63.36 (T) 1.2. Kiểm tra áp lực đầu cọc - Lực dọc tính toán xác định đến cốt đáy đài: Ntt = Ntt0 +Nttđ = 646.05 + 63.36 = 709.41 T - Mômen tính toán xác định tương ứng với trọng tâm tiết diện các cọc tại đáy đài: Mtt = Mtt0 + Qtt0 h = 38.14 +14.712 = 67.54 Tm - Lực truyền xuống các cọc: = ÞPmax = 127.62 T ÞPmin = 108.85 T ÞPtb = 118.23 T - Trọng lượng tính toán của cọc: Pc = = 10.89 T Ở đây Pttmax + Pc = 127.62 + 10.89 = 138.51 T < f0 = 161.76 T (thỏa mãn điều kiện cọc truyền xuống cọc) Pmin = 108.85 T >0 Þ không phải kiểm tra theo điều kiện chống nhổ. 1.3. Xác định kích thước khối móng qui ước - Góc ma sát trong trung bình: jtb = == 16.60 = = = 4.150 = tg4.150 = 0.0726 - Chiều dài của đáy móng khối quy ước: Lm = a + 2Lc = 4.8+ 214 0.0726 = 6.84 m - Bề rộng của khối móng quy ước: Bm = b + 2Lc = 3+ 214 0.0726 = 5.04 m Với: a,b là khoảng cách giữa hai mép ngoài của hai cọc biên theo phương a,b Lc chiều dài của cọc tính từ đáy đài đến mũi cọc Þ Fm = BmLm = 6.845.04 = 34.5 m2 Chiều cao đáy móng khối quy ước Hm = 16 m 1.4. Truyền tải trọng về tâm đáy móng đáy khối quy ước - Trọng lượng móng khối quy ước trong phạm vi từ đáy đài trở lên xác định theo công thức: Wtcqu 1 = Fmxgtbhm = 34.522 = 138 (T) - Trọng lượng móng khối quy ước trong phạm vi lớp đất thứ 3 (trừ đi phần cọc chiếm chỗ. Mực nước ngầm cách mặt đất tự nhiên là -5.0m) Wtcqu 2 = (34.58 - 0.2838)1.09 = 298.37 (T) - Trọng lượng của đoạn cọc dài 14 m: (0.2832.5)14 = 9.9 (T) - Trọng lượng cọc trong lớp đất thứ 3 = 33.94 (T) - Trọng lượng móng khối quy ước trong phạm vi lớp đất thứ 4 (trừ đi phần đất cọc chiếm chỗ). Wtcqu 3 = (34.54 - 40.283)1 = 136.68 (T) - Trọng lượng cọc trong lớp đất thứ 4 = 16.97 (T) - Trọng lượng móng khối quy ước trong phạm vi lớp đất thứ 5 (chưa kể phần cọc chiếm chỗ). Wtcqu 4 = (34.52 - 20.283)1= 68.43 (T) - Trọng lượng cọc trong lớp đất thứ 5 = 8.48 (T) - Tổng trọng lượng móng khối quy ước: nqư = 138+298.37+33.94+136.68+16.97+68.43+8.43 = 700.82 (T) - Lực dọc xác định đến đáy móng khối quy ước N tt = N0tc +nqư = 561.09+700.82 = 1261.91 (T) - Moment tiêu chuẩn ứng với trọng tâm đáy móng Mtc = M0 tc +Qtc Hm = 33.16+ 12.79 16 = 237.80 (Tm) - Độ lệch tâm e === 0.188 (m) 1.5. Áp lực tiêu chuẩn ở đáy khối quy ước = Þ stcmax = 42.64 (T/m2) Þ stcmin = 30.57 (T/m2) Þ stctb = 36.60 (T/m2) 1.6. Cường độ tính toán của đất ở đáy móng khối quy ước Rtcm = Trong đó: m1m2 = 1.31.27 ( m2 nội suy khi < 1.64) Ktc = 1 vì các chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo số liệu thí nghiệm trực tiếp đối với đất. jII = 27036’ tra bảng 2-1 trang 64 sách “Nền Và Móng Các Công Trình Dân Dụng Và Công Nghiệp” của tác giả “GS-TS. Nguyễn Văn Quảng”. jII = 27036 A = 0.91 B = 4.65 D = 7.15 g’II = = 1.01 (T/m2) Þ Rm= = 94.04 (T/m2) stcmax = 42.64 1.2Rtc = 1.294.04 stcmin = 30.57 T/m2 >0 - Vậy đất nền dưới dáy móng qui ước ổn định. 1.7. Tính lún theo phương pháp phân tầng cộng lún - Dùng phương pháp cộng lún tường lớp: S== - Áp lực bản thân tại mũi cọc: ĩtb= = 22 + 81+ 41.04 + 21 = 18.16 (T/m2) - Áp lực gây lún tại tâm diện tích đáy móng khối qui ước: P0 = stctb - sbt = 36.60 -18.16 = 18.44 (T/m2) - Tại giữa mỗi lớp đất ta xác định các trị số: ĩtb= ĩglz = k0p0 P2i = (ĩglzi+ ĩglzi-1)/2 P1i =(+)/2 - Trị số k0 tra bảng ứng với tỷ số 2Z/B và === 1.357 Chia nền đất dưới khối móng quy ước thành các lớp bằng nhau và bằng Bm/5 = 5.04/5 = 1.008 (m) Chọn hi =1m Z (m) h (m) 2Z/BM k0 sZP (T/m2) sZg (T/m2) 0 16 0 1 18.44 18.16 1 17 0.4 0.971 17.90 19.16 2 18 0.79 0.844 15.56 20.16 3 19 1.19 0.6756 12.46 21.16 4 20 1.59 0.5243 9.67 22.16 5 21 1.89 0.4065 7.49 23.16 6 22 2.38 0.3180 5.86 24.16 7 23 2.78 02540 4.68 25.16 Phân tố sZP (kg/cm2) sZg (kg/cm2) P1i (kg/cm2) P2i (kg/cm2) Si (cm) 1 1.844 1.709 1.816 1.916 1.866 3.683 0.5166 0.4996 1.121 2 1.709 1.556 1.916 2.016 1.966 3.640 0.5151 0.4999 1.003 3 1.556 1.246 2.016 2.116 2.066 3.467 0.5143 0.5012 0.865 4 1.246 0.967 2.116 2.216 2.166 3.272 0.5133 0.5016 0.773 5 0.967 0.749 2.216 2.316 2.266 3.124 0.5123 0.5040 0.549 6 0.749 0.586 2.316 2.416 2.366 3.034 0.5113 0.5047 0.437 7 0.586 0.468 2.416 2.516 2.466 2.993 0.5103 0.5051 0.344 Nhận xét: Tại độ sâu z = 7m dưới đáy móng có: 0.2sbtZ = 0.225.16 = 5.032 (T/m2) > sglZ = 4.68 (T/m2) Độ lún của nền: S = = = 1.121+1.003+0.865+0.773+0.549+0.437+0.344 = 5.09 (cm) Þ S = 5.09 cm < { Sgh } = 8cm ( thỏa mãn yêu cầu biến dạng) HỆ SỐ RỖNG ỨNG VỚI CÁC CẤP ÁP LỰC kg/cm2 0 1 2 3 4 0.600 0.527 0.515 0.505 0.497 1.8. Tính toán cọc chịu tải trọng ngang Chuyển tải trọng về đáy móng: Móng Tải trọng tiêu chuẩn Tải trọng tính toán M1 Lực dọc 561.09 T 646.05 T Moment 33.16 Tm 38.14 Tm Lực cắt 12.79 T 14.71 T Giá trị tải trọng tại đáy móng: Mtty = 38.14 +14.712 = 67.56 (Tm) Lực ngang tác dụng lên cọc thứ i Qtt === 2.45 (T) Lực đứng tác dụng lên cọc thứ i Ntt === 117.05 (T) - 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´ 0.64 = 0.00636 (m4) - Độ cứng tiết diện ngang của cọc: E.J = 2.9´106´ 0.00636 = 1.84104 (T/m2) - Chiều rộng quy ước btt: Theo TCXD 205-1998 d < 0.8m Þ btt = 1.5d+0.5 = 1.5´0.6+0.5 = 1.4 (m) - Hệ số tỷ lệ k trong công thức: Cz = k.z - Chiều dài ảnh hưởng cọc: lah = 2(D+1) = 2(0.6+1) = 3.2 m => cọc nằm trong lớp đất số 3. Tra bảng G.1 (TCXD - 1998) => k = 600 (T/m4) - Hệ số biến dạng: = = = 0.539 m-1 - Chiều dài tính đổi của phần cọc trong đất: Ze = abd.Z = 0.539 ´ 14 = 7.546 (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/T) bởi Ho = 1 gây ra dHM : chuyển vị ngang của tiết diện (1/T) bởi Mo = 1 gây ra dMH : góc xoay của tiết diện (1/T) bởi Ho = 1 gây ra dMM : góc xoay của tiết diện (1/Tm) bởi Mo = 1 gây ra Ze = 7.546 m > 4m, cọc tựa lên đất Þ Ao = 2.441; Bo = 1.621; Co = 1.751 == = 8.474(m/T) == = 3.034(1/T) == = 1.765(1/TM) - Vì đầu cọc bị ngàm cứng vào đài dưới tác dụng của lực ngang, trên đầu cọc có xuất hiện moment gọi là moment ngàm Mf = = = - 4.21(Tm) - Chuyển vị ngang yo(m) tại cao trình đáy đài: yo = Hf.dHH + Mf.dHM = 2.45´ 8.474´10-4 - 4.21´3.034´10-4 = 0.0008 (m) - Chuyển vị xoay (radian) tại cao trình đáy đài: (không có chuyển vị xoay) - Chuyển vị của cọc ở cao trình đặt lực ngang Hf: = y0 = 0.0008m = 0.08cm (L0=0) Dn = 0.08 cm < [Sgh] = 1cm thỏa yêu cầu tính toán - Mômen uốn Mz lực cắt Qz , áp lực ngang trong các tiết diện của cọc: Mz = abd2EJyoA3 - abdEJyoB3 + MfC3 + D3 +Với: = 0.59321.8441040.0008 = 5.187 = 0.59331.8441040.0008 = 3.07 ; Mf = - 4.21 (Tm); = 0.593(- 4.21) = -2.497 4.165; 2.470 +Với chiều sâu tính đổi => => - Bảng giá trị các hệ số tính toán cho biểu đồ Mz (T.m) và Qz (T) EJ K abd yo yo Mf Hf 1.844E+04 600 0.593 8E-04 0 -4.21 2.470 Ze Z A 3 C 3 D 3 MZ 0 0 0 1.000 0.000 -4.21 0.2 0.3373 -0.001 1.000 0.200 -3.382 0.4 0.6745 -0.011 1.000 0.400 -2.601 0.6 1.0118 -0.036 0.998 0.600 -1.889 0.8 1.3491 -0.085 0.992 0.799 -1.289 1 1.6863 -0.167 0.975 0.994 -0.831 1.2 2.0236 -0.287 0.938 1.183 -0.51 1.4 2.3609 -0.455 0.866 1.358 -0.35 1.6 2.6981 -0.676 0.739 1.507 -0.341 1.8 3.0354 -0.956 0.530 1.612 -0.476 2 3.3727 -1.295 0.207 1.646 -0.733 2.2 3.7099 -1.693 -0.271 1.575 -1.081 2.4 4.0472 -2.141 -0.941 1.352 -1.513 2.6 4.3845 -2.621 -1.877 0.917 -1.874 2.8 4.7218 -3.103 -3.408 0.197 -0.927 3 5.059 -3.541 -4.688 -0.891 -2.342 3.5 5.9022 -3.919 -10.340 -5.854 -1.178 1.9. Tính toán thép đài cọc Kiểm tra điều kiện xuyên thủng Khi vẽ tháp chọc thủng ta thấy các cọc đều nằm trong tháp, do đó không cần phải kiểm tra điều kiện chọc thủng. Tính cốt thép - Theo kết quả tính toán ở trên ta có: Pmax = 127.62 T Pmin = 108.85 T Ptb = 118.23 T - Đài móng có kích thước 4.83m. Ta xem đài cọc như một thanh ngàm tại mép cột và lực tác dụng chính là phản lực đầu cọc. Giá trị moment xác định như sau: MI-I = r2Pmax = 1.42127.62 = 357.34 (T.m) Với: r là khoảng cách từ trục cọc thứ i (có phản lực là Pi) đến mép cột là 1.4m MII-II = r3Ptb = 0.63118.23 = 212.82 (T.m) Với: r là khoảng cách từ trục cọc thứ i (có phản lực là Pi) đến mép cột là 0.6m - Tính toán diện tích cốt thép cho đài cọc: h0 = 130 - 15 = 115 (cm) FaI-I = = = 132.79 (cm2) Chọn 28f25 a110; Fa= 137.48 cm2 FaII-II = = = 79.08 (cm2) Chọn 26f20 a190; Fa= 81.64 cm2 Móng: M2 Móng Tải trọng tiêu chuẩn Tải trọng tính toán M2 Lực dọc 320.14 T 384.17 T Moment 18.12 Tm 21.75 Tm Lực cắt 9.63 T 11.55 T 2.1. Xác định số cọc và bố trí cọc - Áp lực tính toán giả định tác dụng lên đáy đài do phản lực đầu cọc gây ra: Ptt = = = 49.92 (T/m2) - Áp lực nén lên bệ: Pttc = Ptt - g hđ = 49.92- 22 = 45.92 (T/m2) Với : hđ: chiều sâu chôn đài g: trọng lượng riêng trung bình - Diện tích sơ bộ đáy đài: Fđ = = = 8.37 m2 - Trọng lượng của đài và đất trên đài: Nđtt = nFđhđg = 1.18.3722 = 36.81 (T) - Lực dọc tính toán xác định đến cốt đáy đài: Ntt = Ntt0 + Nttđ = 384.17+36.81 = 420.98 (T) - Số lượng cọc chọn sơ bộ: nc ³ m = = 3.2 (cọc) Chọn nc = 4 cọc 2.2. Kiểm tra áp lực xuống đầu cọc - Diện tích móng thực tế Fm = ab = 3.63.0 = 10.8 m2 - Trọng lượng của đài và đất trên đài thực tế: Nđtt = nFđhđg = 1.110.822 = 47.52 (T) - Lực dọc tính toán xác định đến cốt đáy đài: Ntt = Ntt0 +Nttđ = 384.17 + 47.52 = 431.69 (T) - Momen tính toán xác định tương ứng với trọng tâm tiết diện các cọc tại đáy đài: Mtt = Mtt0 + Qtt0 h = 21.75 +11.552 = 44.85 (Tm) - Lực truyền xuống các cọc: = Þ Pmax = 117.26 T Þ Pmin = 98.56 T Þ Ptb = 107.92 T - Trọng lượng tính toán của cọc: Pc = = 10.89 (T) Ở đây Pttmax = 136.99 + 10.89 = 147.88T < f0 = 169 T (thỏa mãn điều kiện cọc truyền xuống cọc) Pmin = 114.56 T >0 không phải kiểm tra theo điều kiện chống nhổ. 2.3. Xác định kích thước khối móng qui ước - Góc ma sát trong trung bình: jtb = = = 16.60 = = = 4.150 = tg4.150 = 0.073 - Chiều dài của đáy móng khối quy ước: Lm = a + 2Lc = 3+ 214 0.073 = 5.044 m - Bề rộng của khối móng quy ước: Bm = b + 2Lc = 2.6+ 214 0.073 = 4.644 m Với: a,b là khoảng cách giữa hai mép ngoài của hai cọc biên theo phương a,b Lc chiều dài của cọc tính từ đáy đài đến mũi cọc Þ Fm = BmLm = 5.0444.644 = 23.42 m2 2.4. Truyền tải trọng về tâm đáy móng đáy khối quy ước: - Trọng lượng móng khối quy ước trong phạm vi từ đáy đài trở lên xác định theo công thức: Wtcqu 1 = Fmxgtbhm = 23.4222 = 93.68 (T) - Trọng lượng móng khối quy ước trong phạm vi lớp đất thứ 3 (trừ đi phần cọc chiếm chỗ. Mực nước ngầm cách mặt đấy tự nhiên là -5.0m) Wtcqu 2 = (23.428 - 0.2838)1.09 = 201.75 (T) - Trọng lượng của đoạn cọc dài 14 m: (0.2832.5)14 = 9.9 (T) - Trọng lượng cọc trong lớp đất thứ 3 = 22.63 (T) - Trọng lượng móng khối quy ước trong phạm vi lớp đất thứ 4 ( trừ đi phần đất cọc chiếm chỗ). Wtcqu 3 = (23.424 - 40.283)1= 92.55 (T) - Trọng lượng cọc trong lớp đất thứ 4 = 11.31 (T) - Trọng lượng móng khối quy ước trong phạm vi lớp đất thứ 5 (chưa kể phần cọc chiếm chỗ). Wtcqu 4 = (23.422 - 20.283)1= 46.27 (T) - Trọng lượng cọc trong lớp đất thứ 5 = 5.66 (T) Tổng trọng lượng khối móng quy ước: nqư = 93.68+201.75+22.63+92.55+11.31+46.27+5.66 = 473.85 (T) - Lực dọc xác định đến đáy móng khối quy ước N tt = N0tc +nqư = 384.17+473.85 = 793.99 (T) - Momen tiêu chuẩn ứng với trọng tâm đáy móng Mtc = M0 tc +Qtc Hm = 18.12+ 9.63 16 = 172.2 (Tm) - Độ lệch tâm: e === 0.217 (m) 2.5. Áp lực tiêu chuẩn ở đáy khối quy ước = Þ stcmax = 42.72 T/m2 Þ stcmin = 25.18 T/m2 Þ stctb = 33.95 T/m2 2.6. Cường độ tính toán của đất ở đáy móng khối quy ước Rtcm = Trong đó: m1m2 = 1.31.27 ( m2 nội suy khi < 1.64) Ktc = 1 vì các chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo số liệu thí nghiệm trực tiếp đối với đất. jII = 27036’ tra bảng 2-1 trang 64 sách “Nền Và Móng Các Công Trình Dân Dụng Và Công Nghiệp” của tác giả “GS-TS. Nguyễn Văn Quảng”. jII = 27036 A = 0.91 B = 4.65 D = 7.15 g’II = = 1.01 (T/m2) ÞRm = = 130.25 (T/m2) stcmax = 42.72 (T/m2) <1.2Rtc = 1.2130.25 (T/m2) stcmin = 25.18 (T/m2) >0 - Vậy đất nền dưới dáy móng qui ước ổn định. 2.7. Tính lún theo phương pháp phân tầng cộng lún - Dùng phương pháp cộng lún tường lớp: S == - Áp lực bản thân tại mũi cọc: ĩtb = = 22 + 81+ 41.04 + 21 = 18.16 (T/m2) - Áp lực gây lún tại tâm diện tích đáy móng khối qui ước: P0 = stctb - sbt = 33.95 -18.16 = 15.79 (T/m2) - Tại giữa mỗi lớp đất ta xác định các trị số: ĩtb= : ĩglz = k0p0 P2i = (ĩglzi+ ĩglzi-1)/2 P1i =(+)/2 - Trị số k0 tra bảng ứng với tỷ số 2Z/B và ===1.086 Chia nền đất dưới khối móng quy ước thành các lớp bằng nhau và bằng Bm/5 = 4.644/5 = 0.9288 m Chọn hi = 0.9 m Z (m) h (m) 2Z/BM k0 sZP (T/m2) sZg (T/m2) 0 16 0 1 15.79 18.16 0.9 16.9 0.39 0.9556 15.09 19.06 1.8 17.8 0.78 0.8224 12.98 19.96 2.7 18.7 1.16 0.6467 10.21 20.86 3.6 19.6 1.55 0.4933 7.79 21.76 4.5 20.5 1.94 0.3750 5.92 22.66 5.4 21.4 2.33 0.2898 4.58 23.56 6.3 22.3 2.71 0.2298 3.63 24.46 Phân tố sZP (kg/cm2) sZg (kg/cm2) P1 (kg/cm2) P2i (kg/cm2) Si (cm) 1 1.579 1.509 1.816 1.906 1.91 3.450 0.5161 0.5014 0.873 2 1.509 1.298 1.906 1.996 1.95 3.355 0.5156 0.5022 0.796 3 1.298 1.021 1.996 2.086 2.04 3.201 0.5146 0.5034 0.665 4 1.021 0.779 2.086 2.176 2.13 3.031 0.5137 0.5047 0.535 5 0.779 0.592 2.176 2.266 2.22 2.906 0.5128 0.5059 0.410 6 0.592 0.458 2.266 2.356 2.31 2.836 0.5119 0.5066 0.315 7 0.458 0.363 2.356 2.446 2.40 2.811 0.5151 0.5069 0.244 Nhận xét: Tại độ sâu z = 6.3 m dưới đáy móng có: 0.2sbtZ = 0.224.46 = 4.89 (T/m2) > sglZ = 3.63 (T/m2) Độ lún của nền: S = = = 0.873+0.96+0.665+0.535+0.410+0.315+0.244 = 3.84 (cm) Þ S = 3.84 cm <{ Sgh } = 8 cm ( thỏa mãn yêu cầu biến dạng) HỆ SỐ RỖNG ỨNG VỚI CÁC CẤP ÁP LỰC kg/cm2 0 1 2 3 4 0.600 0.527 0.515 0.505 0.497 Tính toán thép đài cọc 2.8.1 Kiểm tra điều kiện xuyên thủng: Khi vẽ tháp chọc thủng ta thấy các cọc đều nằm trong tháp, do đó không cần phải kiểm tra điều kiện chọc thủng. Tính cốt thép: Theo kết quả tính toán ở trên ta có: Pmax = 17.26 T Pmin = 98.56 T Ptb = 107.92 T Đài móng có kích thước 3.63m. Ta xem đài cọc như một thanh ngàm tại mép cột và lực tác dụng chính là phản lực đầu cọc. Giá trị moment xác định như sau: MI-I = r2Pmax = 0.852117.26 = 199.34 (T.m) Với: r là khoảng cách từ trục cọc thứ i (có phản lực là Pi) đến mép cột là 0.85m MII-II = r2Ptb = 0.72107.92 = 151.09 (T.m) Với: r là khoảng cách từ trục cọc thứ i (có phản lực là Pi) đến mép cột là 0.7m Tính toán diện tích cốt thép cho đài cọc: h0 = 130 - 15 = 115 cm FaI-I = = = 74.07 cm2 Chọn 24f20 a130; Fa= 75.36 cm2 FaII-II = = = 56.15 cm2 Chọn19f20 a200; Fa= 59.66 cm2 SO SÁNH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN Khái quát về cọc ép, cọc khoan nhồi 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 nội thành trong điều kiện xây chen, khả năng áp dụng cọc ép tương đối phổ biến. Cọc ép có các ưu khuyết điểm sau: 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. 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. 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 nội thành thì 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 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: 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. 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 lỗ khoan không đảm bảo và dễ bị sập cũng như việc nạo vét ở đáy lỗ 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. So sánh lựa chọn phương án móng ĐỂ SO SÁNH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN MÓNG TA DỰA VÀO 3 CĂN CỨ Căn cứ vào điều kiện kỹ thuật - Các phương án đã thiết kế đều đảm bảo về điều kiện ổn định và độ lún. Căn cứ vào 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. 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. 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 phương án kia. Căn cứ vào điều kiện kinh tế Căn cứ vào bảng thống kê cốt thép và bê tông: PHƯƠNG ÁN 1 MÓNG CỌC ÉP TÊN CK Số hiệu ĐK (mm) CD 1 THANH (mm) TỔNG SỐ THANH (m) TỔNG CD (m) TỔNG TL (Kg) MÓNG M1 1 20 2750 22 60.50 148.18 2 20 2750 22 60.50 148.18 3 12 2750 25 68.75 60.62 4 12 4850 14 67.90 59.87 CỌC M1 5 18 14650 36 527.40 1046.28 6 6 1400 774 1083.60 238.86 MÓNG M2 7 16 1750 15 26.25 41.15 8 20 2750 15 41.25 101.03 9 12 4850 14 67.90 59.87 10 12 1750 10 17.50 15.43 CỌC M2 11 18 16650 24 399.60 792.75 12 6 1400 344 481.60 106.16 Tổng trọng lượng cốt thép phương án 1 là: 5636.72 (kg) PHƯƠNG ÁN 2 MÓNG CỌC NHỒI TÊN CK Số hiệu ĐK CD 1 THANH TỔNG SỐ TỔNG CD TỔNG TL (mm) (mm) THANH (m) (Kg) MÓNG M1 1 25 4750 22 104.50 399.91 2 20 2950 22 64.90 158.95 3 12 2950 25 73.75 65.03 4 12 5460 14 76.44 67.40 CỌC M1 5 12 14650 36 527.40 465.01 6 ĐK 9650 774 7469.10 6585.60 7 20 1884 15 28.26 6.23 MÓNG M2 8 20 3550 15 53.25 130.42 9 12 2950 14 41.30 101.15 10 12 2950 10 29.50 26.01 11 18 6180 24 148.32 130.78 12 6 14650 24 351.60 310.01 CỌC M2 13 16 9650 24 231.60 204.20 14 20 1884 24 45.22 9.97 Tổng trọng lượng cốt thép phương án 2 là: 17321(kg) Căn cứ về giá thành thi công: - Móng cọc khoan nhồi 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. Kết luận - 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. - Trong các phương án trên ta thấy phương án móng cọc ép 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 ép BTCT.