Móng cọc khoan nhồi (m1)

PHÖÔNG AÙN 2: MOÙNG COÏC KHOAN NHỒI (M1) ---O0O--- I- CHOÏN CHIEÀU SAÂU ÑAËT ÑAØI COÏC: - Caên cöù vaøo truï ñòa chaát taïi nôi xaây döïng, ta choïn lôùp ñaát ñaët ñaùy ñaøi coïc laø lôùp ñaát thư 1. Đất seùt pha maøu naâu xaùm traéng, ñaùy ñaøi caùch maët ñaát töï nhieân laø 1,5m. - Söû duïng beâ toâng maùc 300, theùp AIII ñeå laøm vaät lieäu thi coâng ñaøi coïc. II- CHOÏN LOAÏI VAÄT LIEÄU VAØ KEÁT CAÁU COÏC: - Chọn đường kính cọc khoan nhồi: D= 0,8 m. Diện tích: Ap= Chu vi: u= p.D= 3,14 x 0,8= 2,51 m - Beâ toâng coïc Mac 300 coù: Rn= 130 KG/cm2= 1300 T/m2 Rk= 10 KG/cm2 - Coát theùp AIII coù: Ra= 3600 KG/cm2= 36000 T/m2 cho đài móng. - Coát theùp AII coù: Ra= 2800 KG/cm2= 28000 T/m2 cho cọc nhồi. - Chiều dài phần cọc ngoài đài: 21,5m. Mũi cọc cắm vào lớp cát mịn, lớp đất thứ 4. - Đoạn ngàm của cọc vào đài gồm: + Đoạn neo vào đài: 15 cm. + Đoạn thép dọc ăn sâu vào đài: 35F. III- XAÙC ÑÒNH SÖÙC CHÒU TAÛI CUÛA COÏC: Sức chịu tải của cọc theo cường độ đất nền Tính sức chịu tải của cọc theo cường độ đất nền, theo TCXD 205-1998. Qa= Trong đó: ktc là hệ số an tòan được lấy như sau: ktc= 1,4 Qtc= m(mRqpAp + uSmfifsili) - m: hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, lấy m= 1 - mR: hệ số làm việt của đất dưới mũi cọc, lấy mR= 1 - mfi: hệ số làm việt của đất ở mặt bên cọc cọc, phụ thuộc vào phương pháp tạo lỗ khoan, lấy theo bảng A5(TCXD 205-1998). - qp: cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc - fsi: cường độ tính toán của lớp thứ i theo mặt xung quanh cọc - li: chiều dài của lớp đất thứ i tiếp xúc với cọc - Ap, u: tiết diện và chu vi cọc. Ta có: m= 1 mR= 1 mfi= 0,6 (cọc khoan nhồi khoan và đổ bê tông dưới nước). Xác định cường độ chịu tải của đất qp(T/m2). qp= 0,75b(gI.d.A0k+a.g/I.h.B0k) gI= 1,968 T/m3, trọng lượng thể tích đất nằm phía dưới mũi cọc Với jI= 28,020 tra bảng A6 (TCXD 205-1998), ta được: a= 0,526 b= 0,258 A0k= 23,47 B0k= 44,02 Vậy qp= 0,75x0,258(1,968x0,8x23,47+0,526x1,915x22x44,02) = 151,75 T/m2 Tra bảng ta được các giá trị sau: Độ sâu trung bình của các lớp đất (Zm) Ma saùt beân cuûa coïc fs (T/m2) Z1 2,5 Z5 10,5 Z9 17,5 fs1 4,5 Fs5 2,8 fs9 2,6 Z2 4,5 Z6 12,5 Z10 19,5 fs2 5,5 Fs6 2,7 fs10 2,7 Z3 6,5 Z7 14 Z11 20,75 fs3 5,9 Fs7 2,9 fs11 2,7 Z4 8,5 Z8 15,5 Z12 22 fs4 6,2 fs8 2,5 fs12 4,2 Þ = (4,5 x 2 + 5,5 x 2 + 5,9 x 2 + 6,2 x 2 + 2,8 x 2 + 2,7 x 2 + 2,9 x 1 + 2,5 x 2 + 2,6 x 2 + 2,7 x 0,5 + 2,7 x 2 + 4,2 x 2) = 83,45 T/m2 Vaäy: Qtc= 1(1 x 151,75 x 0,502 + 2,51 x 0,6 x 83,25)= 201,55 T Þ Söùc chòu taûi cho pheùp cuûa coïc: Qa= Pc= = = 143,97 T IV- THIEÁT KEÁ MOÙNG KHUNG TRUÏC 6: IV.1- TÍNH MOÙNG B6: M1 Taûi troïng toaøn boä coâng trình taùc duïng xuoáng moùng M1 ñöôïc toång hôïp ôû baûng sau: TAÛI TROÏNG TRUYEÀN XUOÁNG MOÙNG M1 Taûi Coät NMax (T) MTö (T) QTö (T) Tieâu chuaån 6B 143,87 11,04 1,2 Tính toaùn 6B 172,64 13,25 1,44 IV.1.1- Xaùc ñònh sô boä kích thöôùc ñaøi coïc: - Khoaûng caùch giöõa caùc coïc laø: 1+1= 2 m - ÖÙng suaát trung bình döôùi ñeá ñaøi: stb= - Dung troïng trung bình cuûa ñaøi vaø ñaát treân ñaøi: gtb= 2 T/m2 - Dieän tích ñaøi coïc ñöôïc xaùc ñònh sô boä nhö sau: Fb= - Kích thöôùc moùng ñöôïc choïn sô boä laø: 1,5 x 3,2 m, (Fñ= 4,8 m2). - Troïng löôïng ñaøi vaø ñaát phuû leân ñaøi ñöôïc xaùc ñònh sô boä nhö sau:  Qñ= n.Fñ.gtb.hm= 1,1 x 4,8 x 2 x 2= 21,12 T IV.1.2- Xaùc ñònh soá löôïng coïc: n= m= 1,2= 1,6 Þ Choïn : n= 2 coïc. IV.1.3- Caáu taïo vaø tính toaùn ñaøi coïc: - Choïn chieàu daøi coïc ngaøm vaøo ñaøi: h1= 15 cm - Choïn chieàu cao sô boä cuûa ñaøi: hñ= 1,2 m - Töø vò trí boá trí : F=b.l=1,2 x 3= 3,6 m2 - Troïng löôïng ñaøi vaø ñaát phuû leân ñaøi ñöôïc tính laïi nhö sau:  Qñ= n.Fñ.gtb.hm= 1,1 x 3,6 x 2 x 1,5= 11,88 T - Löïc doïc tính toaùn xaùc ñònh: åNtt= 172,64 + 11,88= 184,52 T - Taûi taùc duïng leân coïc: Pm= Vôùi: Pm= 92,26 8,56 Þ Pmax= 10,82 T Pmin= 83,7 T Ptb= - Nhaân xeùt: Pmax= 100,82 0 neân khoâng caàn kieåm tra choáng nhoå. Vaäy: Thieát keá nhö treân thoûa. IV.1.4- Kieåm tra oån ñònh cuûa neàn naèm döôùi moùng khoái quy öôùc vaø kieåm tra luùn: - Ñoä luùn cuûa neàn moùng coïc ñöôïc tính theo ñoä luùn cuûa khoái moùng quy öôùc, trong ñoù: Trong ñoù: hi: Chieàu daøi lôùp ñaát thöù i maø coïc ñi qua. : Goùc ma saùt trong cuûa lôùp ñaát thöù i. - Ta coù: Lôùp 1: jII= 11,100; h= 8 m. Lôùp 1: jII= 13,100; h= 5 m. Lôùp 1: jII= 11,320; h= 6,5 m. Lôùp 1: jII= 29,100; h= 2 m. a= - Chieàu daøi cuûa ñaùy moùng khoái quy öôùc: Lm= a1 + 2Ltg = 2,6 + 2 x 22 x 0,059= 5,2 m - Chieàu roäng cuûa ñaùy moùng khoái quy öôùc: Bm= b1 + 2Ltg = 0,8 + 2 x 22 x 0,059= 3,4 m Trong ñoù: a1 vaø b1 laø khoaûng caùch giöõa caùc meùp ngoaøi cuûa coïc bieân theo chieàu daøi vaø chieàu roäng cuûa ñaøi coïc. - Dieän tích ñaùy moùng khoâi quy öôùc: Fm= 3,4 x 5,2= 17,68 m2 - Xaùc ñònh troïng löôïng moùng khoái quy öôùc: Qmqö= B1.L1.(h + Lc)gtb= 3,4 x 5,2 x (1,5 + 21,5) x 0,873 = 354,99 T AÙp löïc tieâu chuaån ôû ñaùy moùng khoái quy öôùc Cöôûng ñoä tính toaùn cuûa ñaát döôùi muõi coïc: Rm== Vôùi Ktc= 1 (heä soá ñoä tin caäy tieán haønh khoan khaûo saùt taïi hieän tröôøng) m1,m2: heä soá ñieàu kieän laøm vieäc cuûa ñaát neàn vaø daïng keát caáu coâng trình taùc ñoäng qua laïi vôùi neàn ñaát. m1= 1,2 (ñaát caùt vöøa vaø mòn) m2= 1,27 (ñaát caùt vöøa vaø mòn) hm= 22 m CII= 0,029 T/m2 gII: dung troïng ñaát beân döôùi muõi coïc, laáy vôùi gñn= 0,989T/m3 : dung troïng trung bình cuûa ñaát töø ñaùy moùng khoái quy öôùc trôû leân = = 0,873 T/m3 Vaø j2= 29010/, Tra baûng (noäi suy) tacoù: A= 1,065, B= 5,26, D= 7,675 Þ Rm= = 179,9T/m2 - ÖÙng suaát trung bình thöïc teá döôùi ñaùy moùng khoái quy öôùc: Vaäy: cho neân ñaát neàn döôùi ñaùy moùng ñuû söùc chòu taûi. - ÖÙng suaát cöïc ñaïi vaø cöïc tieåu döôùi ñaùy moùng khoái quy öôùc: < >0, Vaäy ñaát neàn döôùi khoái moùng quy öôùc oån ñònh 2. Tính luùn theo phöông phaùp phaân taàng coäng luùn - Theo quy phaïm Vieät Nam, ñoä luùn cuûa moùng coïc ñöôïc tính vôùi lôùp ñaát döôùi muõi coïc ( Lôùp ñaát döôùi ñaùy moùng khoái quy öôùc). - Theo TCXD 45-78 giôùi haïn chòu luùn ôû ñoä saâu taïi ñoù coù: Tính luùn döôùi ñaùy moùng khoái quy öôùc: Lm= 3,4 m, Bm= 5,2 m. - ÖÙng suaát baûn thaân taïi muõi coïc: - ÖÙng suaát gaây luùn taïi taâm dieän tích ñaùy moùng khoái quy öôùc: p0= = 28,2 -23,74= 4,45 T/m2 Þ Taïi ñaùy moùng khoái quy öôùc ta coù. Nhö vaây: S= 4,45cm < [Sgh= 8 cm]. (Thoûa yeâu caàu bieán daïng) IV.1.5- Tính ñaøi coïc vaø boá trí theùp cho ñaøi 1. Kieåm tra ñieàu kieän xuyeân thuûng: - Kieåm tra theo ñieàu keän choïc thuûng: Pxt £ 0,75Rkuxth0 Tuy nhieân khi veõ thaùp choïc thuûng thì caùc coïc ñieàu naèm trong thaùp, do ñoù khoâng caàn kieåm tra ñieàu kieän choïc thuûng. Tính coát theùp - Tính momen phương cạnh dài: L= 3 m và L1= 700 Pm= 92,26 8,56 PI=+=+= 100,82 T PII=-=-= 83,7 T MI= LI x P1= 0,7 x 100,82= 70,57Tm Þ Fa= Choïn : 7f22 (Coù Fa= 26,13 cm2) Boá trí f22, a= 180 - Tính moment theo phöông caïnh ngaén B=1,2 m Coát theùp theo phöông caïnh ngaén ñaët theo caáu taïo. Duøng F14, a= 200 ñeå boá trí. IV.1.6- Tính toaùn coïc chòu taùc duïng cuûa taûi ngang - Giaû söû ñaàu coïc ñöôïc ngaøm vaøo ñaøi do ñoù ñaàu coïc chæ chòu taùc duïng ngang khoâng coù chuyeån vò xoay. - Momen quán tính tiết diện ngang của cọc: I= - Độ cứng tiết diện ngang của cọc: Eb.I= = 142100 Tm2 - Chiều rộng quy ước bc: Theo TCXD 205-1998 + d ³ 0,8 m Þ bc= D+1= 1 + 1= 2 m + d £ 0,8 m Þ bc= 1,5D + 0,5 - Chiều dài ảnh hưởng nằm trong lớp đất thứ 1, là lớp đất sét pha trạng thái nửa cứng cho nên tra bảng ta được hệ số tỷ lệ là: k= 598T/m4 - Hệ số biến dạng: 0,38 m-1 - Chiều dài tính đổi của phần cọc trong đất: Le= abd.L= 0,38 x 22= 8,36 - Các chuyển vị dHH, 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 H0= 1 T dHM: chuyển vị ngang của tiết diện (1/T), bởi M0= 1 Tm dMH: góc xoay của tiết diện (1/T), bởi H0= 1 T dHH: góc xoay của tiết diện (1/Tm), bởi M0= 1 Tm Le= 8,36 > 4, cọc tựa trên đất Þ A0= 2,441; B0= 1,621; c0= 1,571 Công thức tính: dHH= 3,13.10-4 dMH= 7,89.10-5 dMM= 2,91.10-5 - 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: -= -3,9(Vì Lo= 0) - Chuyển vị ngang y0(m) tại cao trình đáy đài: + yo= Hf.dHH + Mf.dMH= 1,44 x 3,13.10-4 - 3,9 x 7,89.10-5= 0,00014 m - Chuyển vị của cọc ở cao trình đặt lực ngang Hf: - Momen uốn Mz=(T/m) trong các tiết diện của cọc. Mz= Với: Chiều sâu tính đổi: ze= abd.z EbI K abd y0 0 Mf Hf 142100 598 0,38 0,00014 0 -3,9 1,44 Momen uốn dọc thân cọc: z(m) ze A3 B3 C3 D3 Mz 0.000 0,0 0,000 0.000 1,000 0,000 -3,9 0.285 0,22 -0,001 0.000 1,000 0,243 -2,98 0.571 0,45 -0,012 -0,002 1,000 0,410 -2,38 0.856 0,67 -0,037 -0,012 0,987 0,624 -1,59 1.427 1,1 -0,167 -0,083 0,975 0,996 -0,51 2.140 1,67 -0,056 -0,430 0,871 1,448 1,93 2.853 2,23 -1,295 -1,316 0,204 1,742 2,1 3.424 2,67 -2,145 -2,665 -0,963 1,331 2,64 3.994 3,12 -3,192 -4,721 -3,518 0,186 5,25 4.993 3,89 -3,999 -9,546 -11,213 -6,748 6,67 5.706 4,46 -1,632 -11,752 -18,105 -15,218 8,25 - Momen uốn lớn nhất trong cọc: Mmax= 8,25Tm - Từ Mmax= 8,25Tm (Tra bảng III.23 – sổ tay tính toán nền móng của Nga) ta tìm được hàm lượng cốt thép trong cột khoan nhồi là: m= 0,4 %. - Diện tích cốt thép trong cọc khoan nhồi là: Fa= - Sử dụng thép AII có Ra= 2800 kG/cm2, Rađ=2200 kG/cm2 để bố trí cho cọc nhồi. - Chọn 12f16, Coù Fa= 24,12 cm2 > 20 cm2 Kiểm tra độ ổn định của đất nền quanh trục khi chịu áp lực ngang: - Điều kiện không phá hỏng cọc khi chịu áp lực ngang sz £ sgh sz: Áp lực tính toán tại độ sâu Z. sz= Vì Le= 9,5m > 2,5m. ta kiểm tra điều kiện này tại vị trí: Z= Ze= abd.Z= 0,38x2,24= 0,85m Các giá trị A1, B1, C1, D1. Được tra bảng G3 của TCXD 205-1998. Với: Ze= 0,85, tra bảng được như sau: A1= 0,996, B1= 0,849, C1= 0,363, D1= 0,103. = 0,14 T/m2 sgh: Áp lực giới hạn tại độ sâu Z= 2,24 m. sgh= h1.h2. Trong đó: h1= 1 h1: Hệ số kể đến phần tải trọng thường xuyên trong tổng tải trọng, tính theo công thức. h2= Mđh: Momen tải trọng thường xuyên Mđh= 18,84 Tm M= 13,25 Tm Þ h2= Với cọc khoan nhồi: z= 0,6 Đầu cọc nằm trong lớp đất thứ 4 nên ta có các tính chất cơ lý sau: gI= 1,87 T/m3 CI= 0,025 T/m2 jI= 28,020 Þ jgh= 1x0,54= 5,51 T/m2 Vậy: jgh= 5,51T/m2 > sz= 0,14T/m2 nên cọc không bị phá hỏng khi chịu áp lực ngang . IV.1.7. Kiểm tra sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc: Qvl= j(.Fb+Ra.Fa) Trong đó: Qvl: Sức chịu tải của cọc theo vật liệu j: Hệ số xét đến ảnh hưởng của uốn dọc, phụ thuộc vào tỉ số (Ltt/D= ), tra bảng ta được j= 0,685. m1: Hệ số điều kiện làm việc khi đổ bê tông qua ống chuyển dịch thẳng đứng, m1= 0,85. m1: Hệ số đổ bê tông trong bentonite, m2= 0,70. Rb= 130 KG/cm2: Cường độ chịu nén của bê tông mac 300. Fb= 7850 cm2: Diện tích tiết diện ngang của cọc. Ra= 2800 KG/cm2 ( Thép AII) Fa= 35,63 cm2: diện tích tiết diện ngang của cốt thép. Þ Qvl= 0,685(0,85 x 0,70 x 130 x 7850 + 2800 x 35,63) = 675,54 T Vậy: Qvl= 657,54 T > 1,4.Qa= 258,9 TÞ Cọc đủ khả năng chịu lực. V. Bố trí thép xem bản vẽ: