Thiết kế móng trục biên :md5

II/ THIẾT KẾ MÓNG TRỤC BIÊN :MD5 1/ Số liệu về tải trọng: Ntt = 459.65T Qtt = 10.42T Mtt = 32.24Tm Ntc = 399.7T Qtc = 9.06T Mtc = 28.03Tm 2/ Chọn độ sâu chôn đài: Chọn sơ bộ chiều sâu chôn đài: Độ sâu chôn đáy đài phụ thuộc vào tải ngang Q(cọc đài thấp) ,để Q<Fd thì chiều sâu chôn đài tối thiểu như sau: hm (giả định bđ = 1.5m) = > hm = 1.63m Vậy chọn độ sâu đáy đài hm = 2m 3/ Chọn vật liệu và kích thước cọc - Chọn sơ bộ tiết diện cọc:D = 800mm - Khoảng cách giữa các cọc chọn ³2.5D - Chiều dài cọc là 27m,cắm vào lớp đất thứ 5 (đất các trạng thái chặt ) - Đọan ngàm vào đài cọc là: 0.2m -Đoạn lấy thép neo vào đài là :0.6m - Bê tông cọc và đài chọn M300 ® Rn = 130 KG/cm2 - Thép đài và cọc chọn loại AII ( Ra= 2800 KG/cm2) - Cọc được đúc bằng cách khoan tạo lổ. Ống vách đặt sâu 6m, và dùng dung dịch Bentonite để giữ thành hố khoan không bị sạt lở. Hàm lượng cốt thép ³ 0,2¸0,4% đặt trong đoạn 2/3 chiều dài cọc(cọc chủ yếu chịu tải nén ). Đường kính cốt thép ³ 12mm và bố trí đều chu vi cọc. Dùng đai F8 a200, đai xoắn liên tục. Chiều dày lớn bê tông bảo vệ cốt thép dọc chọn 5cm. - Chọn cốt dọc 1216 (Fs =24.312 cm2 ) ,thoả mãn -Diện tích tiết diện cọc Ac = == 5024 cm2 -Trọng lượng cọc: Wc = 26.2´(2,5-1)´0,5024 = 19.7T 4. Xác định sức chịu tải dọc trục của cọc: 4.1/ Theo cường độ vật liệu: QVL =( Ru ´ Fc + Ra ´ Fa) Với: Ru: cường độ chịu nén của bê tông ,khi bê tông đổ dưới nước ,hoặc dưới bùn chọn Ru = 60 KG/m2 Ra: cường độ chịu kéo của cốt thép chọn Ra = 1867KG/m2 Fa(=24.132 cm2 ); diện tích tiết diện ngang của cốt thép trong cọc . Fc(=5024 cm2 ): diện tích tiết diện ngang của cọc. Vậy: khả năng chịu tải theo vật liệu của cọc là Qvl = 60 ´ 5024 + 1867 ´ 24.132=346494 KG =346.49 T 4.2/ Sức chịu tải cho phép theo đất nền xung quanh cọc :(phụ lục B TCXD 205-1998) a/Sức chịu tải cực hạn của 1 cọc Qu=Qs+Qp= fsi*Asi + qp xAp Qs = fsi*Asi (tổng lực ma sát của đất với thân cọc) Qp=qp *Ap (tổng sức chống của đất ở mũi cọc) FSs:hệ số an toàn của lực ma sát Qs (FSs=1.5- 2) FSp= hệ số an toàn của sức chống Qp(FSp =2-3) As: diện tích mặt bên của cọc : As = (u là chu vi tiết diện ngang của cọc) qp: sức chống đơn vị của đất ở dưới mũi cọc Ap: diện tích mặt cắt ngang của cọc fsi: ma sát bên đơn vị trên 1m2 mặt cọc trong lớp đất thứ i li : chiều dày của lớp đất thứ i **Tính Qs: Qs=fs*As=Qs1+Qs2+Qs3+ Qs4 + Qs5 Từ kết quả của các phương án trên ta có: QS1 = 10.57T QS2 = 55.91T QS3 = 88.79T QS4 = 56.495T QS5 = 47.73T Vậy : Qs=fs*As=Qs1+Qs2+Qs3+ Qs4 + Qs5 =259.495 T **Tính sức chịu tải ở mũi cọc: Qp : Qp=qp*Ap +Ap= + = 1.884*3+0.884*4+6.5*0.941+8.5*0.989+4*0.965+2.2*0.977=29.72 T/m2 +Ở lớp đất thứ 5 có: +Từ tra sách hướng dẫn đồ án Châu Ngọc Ẩn được: Nc =37.163 ,Nq =22.457, giá trị của () do quá nhỏ nên ta bỏ qua bù trừ cho trọng lượng cọc chưa được xét trong công thức sức chịu tải. =>qp=0.017*37.163+29.72*22.457=668.1T/m2 ]Qp =668.1*0.5024=335.65 T ]Sức chịu tải cực hạn của 1 cọc : Qu =Qs +Qp=259.495+335.65T=595.15T b/ Sức chịu tải cho phép của một cọc: -Trọng lượng cọc: Wc = 26.2´(2,5-1)´0,5024 = 19.74T = ]Sức chịu tải của một cọc đơn=min(Pvl ,Qa)=( 346.47; 221.89)=221.89 T Qa= 221.89T 5/ Xác định sơ lược số lượng cọc: nc = b b: hệ số có xét đến ảnh hưởng của moment thiên về an toàn nên ta chọn b = 1.2 Số lượng cọc sơ bộ: nc = 1.2 x = 2.5 cọc = > Chọn nc = 4 cọc 6/ Bố trí cọc trong đài: * Cọc trong đài được bố trí theo nguyên tắc sau: _ Khoảng cách các cọc đủ xa một cách hợp lý để nền đất của chúng ít ảnh hưởng lẫn nhau. _ Vùng bố trí không quá lớn dẫn đến chi phí quá nhiều chi đài. Ở đây ta chọn khoảng cách giữa các cọc 2d = 1.6m => chọn 1.6 m Chọn khoảng cách từ biên đến mép cọc ngoài cùng là d =0.2m +Sơ đồ bố trí cọc cho bởi hình dưới đây: 7/ Xác định sơ bộ kích thước đài cọc: a/Diện tích của đài: Bđ=0.6*2+1.6=2.8m Ld= 2*0.6+1.6=2.8m Vậy: Fđ = Bđ.Lđ = 2.8 x 2.8 = 7.84 m2 b/ Chiều cao đài cọc: Chiều cao đài cọc được tính nhằm đảm bảo đài cọc chỉ chịu ứng suất nén(đài cọc tuyệt đối cứng) Giả định bề dày đài cọc sau đó kiểm tra bề dày đài cọc theo điều kiện chống xuyên thủng Chọn chiều cao của đài cọc h =1.2m => h0 = 1.2- 0.05- 0.2 = 0.95m Nhận xét : -Khi có kiểm tra xuyên thủng đài cọc thì chứng tỏ đài cọc được chọn tiết kiệm vật liệu - Nên kiểm tra xuyên thủng. 8/ Kiểm tra tải tác dụng lên đầu cọc: a/ Tính phản lực đầu cọc Pma x Chiều cao của đài hđ = 1.2m Điều kiện: Pma x Pmin Pma x = Pmin = Tải công trình + Trọng lượng đất trên đài + Trọng lượng đài. (Trọng lượng đất trên đài + Trọng lượng đài = ) 459.65+1.1(2.8*2.8*2*2.2)= 497.6T Trong đó: _ X ma x : khoảng cách từ tâm đài đến tâm cột biên. _ X i: khoảng cách từ tâm đài đến các tâm cột. => Pma x = Pmin = b/ Tính hệ số nhóm cọc : (theo công thức Converse-Labarre) Với D: đường kính cọc = 0.8m E: khoảng cách giữa 2 cọc = 2D = 1.6m n: số hàng cọc n=2 hàng m: số cọc của mỗi hàng m=2coc = > Pma x = 138.38 T < = 0.705 x 221.89=156.4T (Có thể chấp nhận ) Pmin = 110.42T > 0 = > Ta không cần kiểm tra theo điều kiện chống nhổ. Vậy điều kiện trên thỏa. Số lượng cọc chọn như vậy là an toàn 9/ Kiểm tra xuyên thủng của đài cọc: Nếu : Đáy tháp xuyên có cạnh là : - =>thì đáy tháp xuyên bao trùm lên toàn bộ đầu cọc không cần kiểm tra, đầu cọc không bị xuyên thủng - => Đài cọc có khả năng bị xuyên thùng , cần kiểm tra => Ta có chiều dài của đáy tháp xuyên: Ltx = bcột + 2 = 0.7 + 2 x 0.95 = 2.6m<2.4m Vậy đáy của tháp xuyên bao trùm lên tất cả các đầu cọc nên không cần kiểm tra xuyên thủng cho đài cọc. Vậy chiều cao đài chọn là hợp lý 10/ Kiểm tra nền móng cọc dưới “MKQU” theo điều kiện biến dạng (GTTC) Việc tính toán và kiểm tra độ ổn định của đất nền được tính theo giá trị tiêu chuẩn của tải trọng Độ lún của nền móng cọc được tính theo độ lún của nền khối móng quy ước: a.Tính và vẽ MKQU -Góc ma sát trung bình của 5 lớp đất (từ đáy đài đến mũi cọc). jtb = (¶) -Theo thống kê trên ta lấy các số liệu thay vào (¶): = >jtb = - Góc truyền lực a: a = = = 4o50’ b. Kích thước MKQU -Bề rộng của đáy khối quy ước: Bmq == 2.4 + 2 x 26.2 x tg4o50’ = 6.8m -Chiều dài của đáy khối quy ước: Lmq = = 2.4+2 x 26.2 x tg4o50’ = 6.8m Vậy Fmq = 6.8*6.8 = 46.24 m2 c.Trọng lượng móng khối qui ước: Trọng lượng cọc: N1 = nc.Lc.Fc.gbt N1 = 4 x26.2 x 1.5x 0.5024 =78.98T Trọng lượng đài: N2 = Vđ.gbt N2 = 2.8*2.8*1.2*2.5 = 23.52T Trọng lượng đất: N3 = -Thể tích móng quy ước: V = 46.24*28.2=1304 m3 -Thể tích đất bên trên và dưới đài: Vđất = V-(Vcọc + Vđài) Vđất = 1304– = 1281 m3 =>Trọng lượng đất: N3 = T/m3 = > N3 = 1.1x1281=1410 T = >Trọng lượng móng khối qui ước: =78.98+23.52+1410+399.7=1912.2T Moment tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối quy ước: M = Mtc + Qtc. = 28.03+9.06*26.2=265.4T Độ lệch tâm: e = Ap lực tiêu chuẩn dưới đáy móng: Ứng suất lớn nhất và bé nhất ở mép móng khối qui ước: T/m2 T/m2 T/m2 d.Sức chịu tải của đất nền dưới móng khối qui ước: Rmq = (AbgII + BDfg’II + CIID) (Y) Trong đó : m1 = 1.2; m2 = 1.1; kt c = 1 Theo thống kê chỉ tiêu cường độ:(trạng thái giới hạn II) jII = 30o34’; cII = 0.0413T/m2 gII = 1.917T/m3 = >gđn = 0.917T/m3 Tra bảng của sách thiết kế móng của Vũ Công Ngữ ta được các hệ số: A = 1.20; B = 5.78; D = 8.16; T/m3 Thế các hệ số trên vào (Y) ta được: =214.72T/m2 e. Kiểm tra ổn định nền bên dưới đáy móng khối qui ước: T/m2 <1.2Rmq = 1.2 *214.72 = 257.7 T/m2 T/m2 >0 T/m2 < Rmq = 214.72T/m2 Điều kiện trên thỏa, do đó nền bên dưới đáy móng khối qui ước là ổn định. 11/ Kiểm tra lún bên dưới đáy móng khối qui ước: a / Kiểm tra lún : Nguyên nhân gây lún do: + Trọng lượng lớp cát đắp bên trên (N1) + Tải trọng bên trên truyền xuống cột (N2) + Trọng lượng của đài cọc và cọc (N3) Ứng suất bản thân ở đáy móng khối qui ước: sbt = =(1.869*3+0.869*4 + 0.932* 6.5 + 0.982*8.5 + 0.965*4+0.981*2.2) = 29.506 T/m2 Ứng suất gây lún ở đáy móng khối qui ước: sgl = -sbt = 41.36-29.506=11.85T/m2 Chia đất nền dưới đáy móng khối qui ước thành các lớp bằng nhau và bằng: Z £ 0.2*B = 0.2*6.8 = 1.36m => chia mỗi lớp có z= 1.36m Điểm Độ sâu z(m) ko (T/m2) sbt(T/m2) 0 1 2 3 4 0.00 1.36 2.72 4.08 5.44 1 1 1 1 1 0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 1. 0.96 0.8 0.606 0.449 11.85 11.37 9.48 7.18 5.32 29.506 30.84 32.17 33.51 34.84 NHẬN XÉT: Giới hạn nền lấy đến điểm 4 ở độ sâu 5.44m kể từ đáy móng khối qui ước có: sbt = 34.84 T /m2 > 5sgl =5*5.32 =26.6 T /m2 Độ lún của nền: S = Điều kiện lún S = 5.3cmSgh = 8cm Vậy điều kiện trên đã thỏa mãn về độ lún. 12/ Tính cốt thép trong đài cọc: Từ kết quả tính ta được Pma x = 138.38T Pmin = 110.42T a/ Tính cốt thép theo phương đứng: Xem bản móng là console ngàm tại mặt đi qua mép cột, ta tính được MII. MII = Trong đó: _ Pi: phản lực do các đầu cọc tác dụng lên đài _ yi: các cánh tay đòn Theo tính toán ta được: MII = r2(pmax + pmin) = _ Tính cốt thép Tra phụ lục phẩm loại của cốt thép cán nóng ta chọn được 17f20a160 (Fa=53.414cm2) b/ Tính cốt thép theo phương ngang: = _ Tính cốt thép Tra phụ lục phẩm loại của cốt thép cán nóng ta chọn được 17f20a160 (Fa=53.414cm2) Bố trí cốt thép xin xem bản vẽ kết cấu