Móng khoan nhồi 1D

Chương 10: Móng Khoan Nhồi 1D Dựa vào kết quả nội lực giải khung ta chọn ra tổ hợp nội lực nguy hiểm nhất để tính móng Tải trọng truyền xuống móng: Ntt = -490.435 (T) Mtt = -71.719 (Tm) Qtt = -18.795 (T) Lấy hệ số an toàn n=1.15: Ntc = -426.465 (T) Mtc = -62.365 (Tm) Qtc = -16.343 (T) 10.1.Chọn chiều sâu đặt đài cọc: Chiều sâu đài cọc được chọn theo điều kiện cân bằng lực ngang với áp lực bị động phía sau đài cọc: EP ³ gh2tg2(450 - )b ³ Þ hmin ³ tg(450 - ) Trong đó: j :góc ma sát của đất j ==15.85o g :dung trọng của đất 0.857 (T/) : lực ngang b : bề rộng đài cọc Tuy nhiên trong quá trình làm việc thành phần ma sát dưới đáy móng tiếp thu một phần lực ngang (khoảng 30%) nên chiều sâu đặt móng cần thiết là: h ³ 0.7hmin Sơ bộchọn b = 3m Þ hmin ³ tg(45 - ) = 2.88m h ³ 0.7hmin = 0.7x2.88 = 2.015m Chọn h = 2m Chọn chiều cao đài hđ = 1m. 10.2.Chọn kích thước cọc,vật liệu làm cọc: Chọn cọc tròn đường kính 800 mm. Chiều dài cọc L = 30 m Chọn đoạn neo vào đài 0.2m. Đoạn thép đầu cọc neo vào đài 30F = 30x0.02 = 0.6m (dự định dùng thép F20). Vậy chiều dài thực của cọc LP = 30 – 0.2 – 0.6 = 29.2m Diện tích cọc : AP = m2. Bê tông dùng trong cọc Mác 300 Theo TCXD 195: Cường độ tính toán của bê tông cọc khoan nhồi: Rn = khi đổ bê tông dưới nước hoặc dưới bùn nhưng không lớn hơn 6 MPa = 600 T/m2 Rn = khi đổ bê tông trong hố khoan khô nhưng không lớn hơn 7MPa. R: mác thiết kế của bê tông. Với phương pháp thi công đổ bê tông trong bùn bentonite ta suy ra cường độ tính toán của bê tông: Rn = = = 66.67 Kg/cm2 = 666.7 T/m2 > 600 Þ Rn = 600 T/m2 10.3.Chọn cốt thép trong cọc: Thép AII Ra = 2800 kG/cm2 Theo TCXD 195, cường độ tính toán của cốt thép khi F < 28 mm: R’a = 2800kG/cm2 £ 2200 Kg/cm2 = 2200 Kg/cm2 =>Chọn 12F20 có Aat = 37.704 cm2 Ta sẽ kiểm tra với momen trong cọc. 10.4.Tính sức chịu tải của cọc: 10.4.1.Theo vật liệu làm cọc: Qu = j(RnAP + R’nAat) Trong đó: Rn : mác thiết kế của bê tông (Kg/cm2). : hệ số uốn dọc. Ap : diện tích cọc (m2). Aat : diện tích thép trong cọc (m2). Þ Qu = 1(600x0.5 + 22000x37.704x10-4) = 383 (T) 10.4.2.Theo công thức lý thuyết: Ta có chỉ tiêu cơ lý theo TTGH I của các lớp đất: Lớp đất 1: = 1.577 (T/) = 0.057 = 4.91 (Độ) Lớp đất 2: = 1.835 (T/) = 0.17 = 13.8 (Độ) Lớp đất 3: = 1.84 (T/) = 0.024 = 26.53 (Độ) Sức chịu tải cực hạn của cọc: Qu = Qs + QP = Asfs + APqP Với: fs = ca + stgja ca:lực dính giữa thân cọc và đất (T/m2),với cọc BTCT ca = c (lực dính của đất ) ja :góc ma sát giữa cọc và đất,cọc BTCT lấy ja = j (góc ma sát trong của đất nền) s:ứng suất hữu hiệu trong đất theo phương vuông góc với mặt bên cọc (T/m2). s = (1 - sinj)s s:ứng suất hữu hiệu theo phương đứng tại giữa lớp đất thứ i mà cọc đi qua. qP:cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc qP = * Tính Qs: Lớp 2: fs2 = 1.7 + tg13.80(1 – sin13.80)[0.835x(2+5.95/2)] = 2.48 T/m2 Lớp 3: fs3 = 0.24 + tg26.530(1–sin26.530)(23.25/2x0.84 + 7.95x0.835 ) = 4.77 T/m2 Þ Qs = Asfs = uSfsili = 0.8*3.14(2.486x5.95 + 4.77x23.25) = 315.7 (T) Tính QP : QP ==* Với j = 26.530 tra bảng A6/433 (TCXD 205) ta có : =16.2 =30.92 a=0.53 b=0.295 L=29.2m : chiều dài cọc =0.8m : ĐK cọc =0.84 : TL đất ở mủi cọc : TL trung bình các lớp đất trên mũi cọc. Þ QP = =* = 0.5*0.75*0.295*(0.84*0.8*16.2+0.53*0.84*29.2*30.92) = 45.67 (T) Sức chịu tải cho phép của cọc: Qa = Trong đó: FSs :hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên lấy bằng 2 FSP :hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc lấy bằng 3 Þ Qa = = 173.1(T) 10.5.Xác định số lượng cọc: Từ kết quả tính sức chịu tải của cọc theo các chỉ tiêu ở mục trên ta chọn ra giá trị nhỏ nhất để thiết kế. Qa = 173.1 (T) Số lượng cọc: n= b Trong đó: b = 1.2 ¸ 1.4 là hệ số xét đến ảnh hưởng của momen. Chọn b = 1.4 SN : tổng lực dọc truyền đến đáy đài SN = 490.435 (T) Þ n = 1.4 = 3.96 Chọn n = 4 cọc. 10.6.Bố trí cọc trong đài: MẶÏT BẰNG BỐ TRÍ CỌC Khoảng cách giữa mép cọc hàng biên đến mép đài là ¸ => Chọn 0.4 m. Khoảng cách giữa các cọc từ 3d ¸ 6d. Chọn 2.4m. Lớp bê tông lót phủ ra khỏi mép đài một đoạn là 100 mm. Bố trí cọc trên mặt bằng như hình trên. 10.7.Kiểm tra móng cọc: 10.7.1.Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc: Khi giải bài toán khung ta đã giả định mặt ngàm móng cacùh đáy tầng hầm 1.5m >1m(mặt ngàm móng tính toán). Thiên về an toàn ta coi các lưc Q,M,N đặt tại mặt móng cách đáy tầng hầm 1m Điều kiện kiểm tra: Qmax £ Qn Qmin £ Qk Qmax = Qmin = Trong đó; Qmax, Qmin : tải trọng lớn nhất và nhỏ nhất tác dụng lên cọc (T). Qn, Qk : sức chịu tải của cọc chịu nén và chịu kéo.(T) SNd = SN + Wđài + Wđất +Wcọc : tổng tải trọng tác dụng lên cọc (T). n:số lượng cọc trong đài. SMy : tổng momen quay quanh trục y, tại đáy đài. (Tm). x, x : khoảng cách từ tâm móng đến cọc chịu nén, kéo max (m). xi : khoảng cách từ tâm móng đến cọc thứ i (m). Trọng lượng của đài và đất trên đài: W = Wđài + Wđất +Wcọc = 6.4x4x1x1.5 + 6.4x4x1x0.835+6*0.5*1.5*29.2 = 191.2 (T) SNđ = 490.435 + 191.2 = 681.635 (T) SMy = My + Qxhđ = 71.719 + 18.795x1= 90.514 Tm. Qmax = = 169.2 (T) Qmin = = 123.4 (T) Qmax = 169.2 (T) < Qa = 173.1 (T) Þ Cọc thỏa khả năng chịu lực. Qmin = 123.4 (T) > 0 Þ cọc chịu nén. 10.7.2.Kiểm tra ổn định nền dưới đáy móng khối qui ước: Điều kiện kiểm tra: P P P Trong đó: P, P, P: ứng suất trung bình,cực đại,cực tiểu tiêu chuẩn tại đáy móng khối qui ước. Rtc : sức chịu tải tiêu chuẩn của đất nền tại đáy móng khối qui ước. jtb: Góc nội ma sát trung bình của các lớp đất theo chiều dài cọc: jtb = = Góc truyền lực : a = Diện tích móng khối qui ước: (do móng bố trí có dạng hình vuông) nên ta có: Amq = Bmq = A + 2LPtga = 4 + 2x29.2tg6.180 = 10.32m Diện tích móng khối qui ước: Fmq = AmqBmq = 10.32*10.32 = 106.5 m2 Trọng lượng móng khối qui ước: Wqu = Wcọc+Wđất Dung trọng đẩy nổi trung bình của các lớp đất: gtb= = 0.843 T/m3 Wqu = 0.843*106.5*31.2+(1.5-0.843)*(4*4*1+0.5*29.2) = 2821 (T). Tổng lực đứng tiêu chuẩn tại đáy móng khối qui ước: SN= Wqu + SNtc = 2821 + = 3247 (T) Ứùng suất trung bình tiêu chuẩn tại đáy móng khối qui ước: P = T/m2 Ứng suất cực đại,cực tiểu tại đáy móng khối qui ước: P P Trong đó: W,:momen chống uốn theo trục x tại đáy móng khối qui ước = m3 =62.365+16.343*29.2=539.58 Tm Suy ra: T/m2 T/m2 Sức chịu tải theo TTGH II của đất nền: Theo Tài liệu NỀN MÓNG của thầy Châu Ngọc Ẩn ta có: RII = (Abg + Bhg* + Dc) Trong đó: =1.2; =1.3:hệ số điều kiện làm việc =1.1 HS độ tin cậy A, B, D :hệ số tra bảng phụ thuộc vào jII=26.53(độ) A = 0.87; B = 4.51; D = 7.02 b: bề rộng của móng khối qui ước =0.842 :dung trọng lớp đất dưới đáy móng ở TTGH II h, g* :chiều dày và dung trọng lớp đất từ đáy móng khối qui ước trở lên. C==0.032 lực dính đất nền lớp 3 ở TTGH II . ÞRII = (1.2*1.3/1.1)(0.87x10.5x0.842+4.51*(3247/539.58) + 7.02x0.032 ) =49.71 T/m2 Vậy: P T/m2 P P Các điều kiện trên thoả Þ Có thể xem nền còn hoạt động như vật thể “đàn hồi”. 10.8.Kiểm tra lún: Phần lún của móng cọc là độ lún của đất nằm dưới móng khối qui ước hay độ lún của nền dưới mũi cọc. Ưùng suất gây lún: P = P = 30.4 – (0.8x1.591 +1.2*0.591+ 8x0.844 + 23.25x0.842) = 2.09 T/m 2 Từ cố liệu thống kê ta có Biểu Đồ Nén Cố Kết của lớp đất thứ 3 Dùng phương pháp tổng phân tố để tính lún với bề dày mỗi lớp là 1m. Bảng kết quả tính lún trình bày ở trang sau. Phân Tố H(m) Z(m) Ko s (T/m) s (T/m) P1 (T/m) P2 (T/m) S(m) 1 1 0 1 28.31 2.0900 28.733 30.7978 0.6675 0.6668 0.00042 1 0.9764 29.155 2.0407 2 1 1 0.9764 29.155 2.0407 29.578 31.5500 0.6671 0.6666 0.0003 2 0.9112 30.000 1.9044 3 1 2 0.9112 30.000 1.9044 30.423 32.2252 0.6691 0.6665 0.001558 3 0.8139 30.845 1.7011 4 1 3 0.8139 30.845 1.7010 31.268 32.8430 0.6667 0.6664 0.00018 4 0.6938 31.690 1.4499 5 1 4 0.6938 31.690 1.4499 32.113 33.4383 0.6665 0.6663 0.00012 5 0.5749 32.535 1.2016 0.00257 Tổng độ lún là S = 0.25 cm< [S] = 8 cm. Như vậy tại độ sâu z = 6 m ta thỏa được điều kiện phạm vi chịu nén s< 0.2s Vậy vùng nền sâu 5 + 33.25 = 38.25m kể từ mặt đất tự nhiên. SƠ ĐỒ TÍNH TÓAN ĐỘ LÚN MÓNG 10.9.Kiểm tra đài cọc: 10.9.1.Kiểm tra xuyên thủng giữa cột và đài: Kẻ đường 450 từ mép cột xuống đài. Ta có diện tích của hình tháp xuyên thủng là: Stb = 7.15/cos45 = 10.11 . Lực chống xuyên: Pcx = Rk *Stb = 10.11**10 = 1011 T => Pcx > 4*Qmax = 4*169.2 = 676 T Điều kiện chống xuyên giữa cột và đài thoả. 10.9.2.Kiểm tra xuyên thủng giữa cọc và đài: Ta chọn TH nguy hiểm nhất là cọc nằm ở góc Coc tròn được quy đổi thành cọc vuông có diện tích tương đương với cạnh =0.7m Kẻ đường 450 từ mép cọc xuống đài. Ta có diện tích của hình tháp xuyên thủng là: Stb = 3/cos45 = 4.2 . Lực chống xuyên: Pcx = Rk *Stb = 4.2**10 = 420 T Pcx > Qmax = 169.2 (T) Điều kiện chống xuyên giữa cọc và đài thoả. 10.10.Tính toán, bố trí cốt thép trong đài: Sơ đồ tính của đài là một console ngàm vào cột theo chu vi cột. Ngoại lực làm đài bị uốn là những phản lực đầu cọc. M = SPili Trong đó: Pi : phản lực tại đầu cọc thứ i. li : khoảng cách từ cọc i đến vị trí ngàm. 10.10.1.Phương x: Ta chia dãy đài cọc thành khỏang 1m theo phương ngang để tính tóan. P = 2*169.2 = 338.4( T) M = Pl = 338.4*0.8 = 270.72 (Tm) Momen cho 1m bề rộng : M = = 67.68 Tm Chọn a = 20cm (thép đặt trên đầu cọc) Fa = . Chọn F22a150. 10.10.2.Phương y: Ta chia dãy đài cọc thành khỏang 1m theo phương ngang để tính tóan. P = 2*169.2 = 338.4 ( T) M = Pl = 338.4*0.9 = 304.56 (Tm) Momen cho 1m bề rộng : M = = 76.14 Tm. Chọn a=20cm(thép đặt trên đầu cọc) Fa = . Chọn F22a150. 10.11.Kiểm tra cọc chịu tải trọng ngang: Hệ số nền trung bình theo phương ngang: K = T/m4 Momen quán tính tiết diện ngang cọc: I = 0.05(0.8)4 = 0.023 m4 Độ cứng ngang của cọc: EbI = 2.9x106x0.023 = 66700 Tm2 Chiều rộng qui ước của cọc theo TCXD 205 khi d ≤ 0.8m thì: bc = d + 1 = 0.8 + 1 = 1.8 m Hệ số biến dạng: abd = Chiều dài tính đổi phần cọc trong đất: le = abdLP = 0.145x29.2 = 4.234 m > 4 Þ A0 = 2.441 B0 = 1.621 C0 = 1.751 Các chuyển vị dHH, dHM, dMM của cọc ở cao trình mặt đất do các ứng lực đơn vị đặt tại cao trình này gây ra: dHH = m/T dHM = dMH = T-1 dMM = T-1m-1 Momen uốn và lực cắt tại cao trình đáy tầng hầm: H0 = H = 18.795 T M0 = M + Hl0 = Tm Chuyển vị ngang và góc xoay tại cao trình đáy tầng hầm: y0 = H0dHH + M0dHM = 18.795x0.000363 + 90.514x0.00011= 0.009 m y0 = H0dMH + M0dMM = 18.795x0.00011 + 90.514x0.00005 = 0.006(rad) Momen uốn trong cọc: Mz = a = 0.1452x66700x0.009A3–0.145x66700x0.006B3+90.514C3 + D3 = 12.621A3 –20.12B3 + 90.514C3 + 129.62D3 Z Ze A3 B3 C3 D3 Mz 0 0 0 0 1 0 7.5 0.69 0.1 0 0 1 0.1 8.74 1.38 0.2 -0.001 0 1 0.2 9.96738 2.07 0.3 -0.005 -0.001 1 0.3 11.1681 2.76 0.4 -0.011 -0.002 1 0.4 12.3436 3.45 0.5 -0.021 -0.005 0.999 0.5 13.4835 4.14 0.6 -0.036 -0.011 0.998 0.6 14.5938 4.83 0.7 -0.057 -0.02 0.996 0.699 15.6422 5.52 0.8 -0.085 -0.034 0.992 0.799 16.6556 6.21 0.9 -0.121 -0.055 0.985 0.897 17.5992 6.90 1 -0.167 -0.083 0.975 0.994 18.46 7.59 1.1 -0.222 -0.122 0.96 1.09 19.2805 8.28 1.2 -0.287 -0.173 0.938 1.183 20.0196 8.97 1.3 -0.365 -0.238 0.907 1.273 20.6466 9.66 1.4 -0.455 -0.319 0.866 1.358 21.1644 10.34 1.5 -0.559 -0.42 0.881 1.437 22.0752 11.03 1.6 -0.676 -0.543 0.739 1.507 21.7791 11.72 1.7 -0.808 -0.691 0.646 1.566 21.8048 12.41 1.8 -0.956 -0.867 0.53 1.612 21.6085 13.10 1.9 -1.118 -1.074 0.385 1.64 21.142 13.79 2 -1.295 -1.314 0.207 1.646 20.3355 15.17 2.2 -1.693 -1.906 -0.271 1.575 17.4773 16.55 2.4 -2.141 -2.663 -0.941 1.352 12.5113 17.93 2.6 -2.621 -3.6 -1.877 0.917 4.53366 19.31 2.8 -3.103 -4.718 -3.408 0.197 -9.4386 20.69 3 -3.541 -6 -4.688 -0.891 -4.23 24.14 3.5 -3.919 -9.544 -10.84 -5.894 -1.23 Tiết diện qui đổi là hình vuông cạnh 0.7 m Momen max = 22.075 Tm, Fa = < 37.704 cm2 Vậy cốt thép chọn ban đầu đủ chịu momen uốn trong cọc. Tính cốt đai: H = 18.795 T = 18795 Kg utt = Chọn đai tròn F8, n = 2, fd = 0.503 cm2 utt = umax = uct = 20cm =>Chọn u = 200 mm.