Tình hình tính toán móng cọc khoan nhồi

Chương 9 TÍNH TOÁN MÓNG CỌC KHOAN NHỒI 9.1. Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng Cọc khoan nhồi được sử dụng trong trường hợp tải công trình lớn ( nhà cao tầng, cầu … ) và công trình xây dựng trong khu dân cư. Cọc khoan nhồi có ưu điểm là sức chịu tải lớn, khi thi công không gây chấn động mạnh và tiếng ồn lớn. Tuy vậy cọc nhồi có nhược điểm là giá thành cao và việc kiểm tra chất lượng phức tạp. Với công trình chung cư Mỹ Phước ở thành phố Hồ Chí Minh tầng đất tốt nằm ở dưới sâu, lại trong vùng khu dân cư đông đúc cho nên cọc khoan nhồi được sử dụng khá nhiều. 9.2. Thiết kế móng cọc khoan nhồi đài đơn (móng 1-B) Theo TCXD 205: 1998 cọc và móng cọc được thiết kế theo trạng thái giới hạn. Trạng thái giới hạn được phân thành hai nhóm: - Nhóm thứ nhất gồm các tính toán: + Sức chịu tải giới hạn của cọc theo điều kiện đất nền + Độ bền của vật liệu cọc và đài cọc + Độ ổn định của cọc và móng - Nhóm thứ hai gồm các tính toán + Độ lún của nền cọc và móng + Chuyển vị ngang của cọc và móng + Hình thành và mở rộng vết nứt trong cọc và đài cộc bằng bê tông cốt thép 9.3. Tải trọng tác dụng lên móng - Tải trọng truyền lên móng thông qua hệ khung tại vị trí các chân cộc - Tổ hợp nội lợc cột 1B được xác định trong chương 7, chọn tổ hợp nội lực nguy hiểm nhất cho móng 1B như sau ( Nmax, Mxtư, Mytư, Qxmax, Qymax ). Bảng 9.1 Bảng tải trong tại chân cột 1B để tính móng Nội lực Nmax(kN) Mxtư(kNm) Mytư(kNm) Qxmax(kN) Qymax(kN) Trị tính toán 7862.6 75.41 3.774 34.13 60.88 Trị tiêu chuẩn 6837.04 65.57 3.28 29.68 52.94 Trong đó: 9.4. Xác định sơ bộ chiều sâu đặt mũi cọc, đường kính cọc và chiều sâu đặt đài cọc Chọn cọc nhồi có đường kính d = 0.9 m. Mũi cọc nằm trong lớp đất thứ 6, cách bề mặt lớp đất 6.3m, tại cao độ -50.00 m so với mặt đất tự nhiên. Dùng bê tông có cấp độ bền B30, Rb = 17.0 MPa, cốt thép CII có Rs = 280 MPa cho toàn bộ đài cọc và cọc Chiều cao đài cọc chọn sơ bộ 2 m, đài móng được chôn sâu 3.8m so với mặt đất tự nhiên GHI CHÚ: Cao trình mặt đất tính toán ( MĐTT ) được xác định theo chú thích của bảng A1, và A2 phụ lục A TCXD 205: 1998 Hình 9.1 Trụ địa chất tính toán và các kích thước sơ bộ của móng cọc khoan nhồi 9.5. Xác định sức chịu tải của cọc theo các đặc trưng đất nền 9.5.1. Xác sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo các chỉ tiêu cơ lý của đất nền (theo phụ lục A TCXD 205: 1998) Sức chịu tải của cọc đơn, theo đất nền được tính theo công thức Trong đó: Ktc – Hệ số an toàn được tính như sau – Sức chịu tải cho phép tính toán của cọc theo đất nền theo phụ lục A TCXD 205: 1998 Qtc – Sức chịu tải tiêu chuẩn của cọc theo đất nền Với : m – Hệ số điều kiện làm việc. Mũi cọc tựa trên đất sét có độ bão hòa G = 0.93 > 0.85 do đó lấy m = 0.8 mR – Hệ số làm việc của đất dưới mũi cọc. Cọc không mở rộng đáy mR = 1 Ap – Diện tích mũi cọc (m2). Cọc nhồi không mở rộng đáy, lấy bằng diện tích tiết diện ngang m2 fi – Hệ số ma sát của lớp đất i ở mặt bên của thân cọc được tra theo bảng A.2 phụ lục A TCXD 205: 1998 mf – Hệ số điều kiện làm việc của đất ở mặt bên cọc, phụ thuộc vào phương pháp tạo lỗ, lấy theo bảng A.5 phụ lục A TCXD 205: 1998 qp – Cường độ chịu tải của đất ở đầu mũi cọc, mũi cọc cắm vào lớp đất sét do đó giá trị qp được tra trong bảng A.7 phụ lục A TCXD 205: 1998. Lớp đất thứ 6 có độ sệt B = 0.01 => qp = 4450 kN/m2 u – Chu vi thân cọc (m) Hình 9.2 Sơ đồ xác định Li và Zi cho móng cọc khoan nhồi đài đơn Kết quả tính sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền được trình bày trong bảng sau (lớp 1 là bùn sét nên lấy fi = 0) Bảng 9.2 Xác định sức chịu tải cọc khoan nhồi theo chỉ tiêu cơ lý đất nền Lớp đất Số thứ tựlớp i mfi li(m) zi(m) fi(kN/m2) mfi.fi.li 1. Bùn sét, xám xanhđen, trạng tháichảyB = 1.12 1 0.6 2.00 4.00 0.00 0.00 2 0.6 2.00 6.00 0.00 0.00 3 0.6 2.00 8.00 0.00 0.00 4 0.6 2.00 10.00 0.00 0.00 5 0.6 2.00 12.00 0.00 0.00 6 0.6 2.10 14.05 0.00 0.00 2. Sét, xám trắngnâu vàng, trạng thái dẻo cứngB = 0.28 7 0.6 1.80 16.00 56.3 60.8 8 0.6 1.80 17.80 58.2 62.9 9 0.6 1.80 19.60 60.2 65.0 10 0.6 1.80 21.40 62.1 67.1 11 0.6 1.80 23.20 64.1 69.2 12 0.6 1.60 24.90 65.9 63.3 3. Sét xám xanh đentrạng thái dẻocứngB = 0.44 13 0.6 1.80 26.60 40.0 43.2 14 0.6 1.80 28.40 40.9 44.2 15 0.6 1.80 30.20 41.9 45.3 16 0.6 1.80 32.00 42.8 46.2 17 0.6 1.90 33.85 4.3.8 49.9 4. Sét pha lẫn sạnsỏi TA, nâu đỏ nhạt, trạng thái dẻo cứng B = 0.26 18 0.6 1.70 35.65 82.0 83.6 19 0.6 1.70 37.35 82.0 83.6 5. Cát lẫn dăm sạnTA, xám tro, kết cấu chặt 20 0.6 1.50 38.95 100 90.0 21 0.6 1.50 40.45 100 90.0 22 0.6 1.70 42.05 100 102.0 6. Sét, nâu đốm xám trắng, trạng thái dẻo cứngB = 0.01 23 0.6 1.50 43.65 100 90.0 24 0.6 1.50 45.15 100 90.0 25 0.6 1.50 46.65 100 90.0 26 0.6 1.80 48.30 100 108.0 ∑mfi.fi.li 1444.2 qp (kN/m2) 4450 Ap (m2) 0.636 u (m) 2.826 Qtc ( kN ) 5529.3 QAa ( kN ) 3949.5 9.5.2. Xác định sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo chỉ tiêu cường độ của đất nền ( theo TCXD 195: 1997 và theo phụ lục B TCXD 205: 1998 ) Sức chịu tải cho phép của cọc tính theo công thức Trong đó: QS – Sức chịu tải cực hạn do ma sát bên QP – Sức chịu tải cực hạn do sức chống dưới mũi cọc FSS – Hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên, lấy bằng 1.52.0 FSP – Hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc, lấy bằng 2.03.0 Đối với cọc khoan nhồi lấy FSS = 2 và FSP = 3 - Tính toán sức chịu tải cực hạn do ma sát bên Trong đó: u – Chu vi tiết diện cọc (m) fsi – Ma sát bên đơn vị của lớp đất thứ i, tính theo công thức Với: Cai – Lực dính giữa thân cọc và đất svi - Ứng suất hữu hiệu trong đất theo phương vuông góc với mặt bên cọc (T/m2) Khi không có nước ngầm: Khi có nước ngầm: KSi – Hệ số áp lực ngang trong đất, với cọc khoan nhồi thì: KSi = 1 – sinj ja – Góc ma sát giữa cọc và đất nền (cọc bê tông cốt thép lấy Ca = C, ja = j với C, j lực dính và góc ma sát trong của đất nền). Sức chịu tải cực hạn do ma sát bên được xác định theo trong bảng sau: Bảng 9.3 Xác định sức chịu tải cực hạn do ma sát bên Qs Lớp đất li(m) Ci(kN/m2) ji(độ) gi(kN/m3) svi(kN/m2) Ksi fsi(kN/m2) Qsi(kN) 1. Bùn sét, xám xanhnâu vàng, trạng thái chảy, B = 1.12 12.1 5.4 3.43 14.84 58.6 0.94 8.70 297.4 2. Sét, xám trắng nâu vàng, trạng thái dẻocứng, B = 0.28 10.6 60.2 7.24 19.39 99.5 0.87 71.25 2134.3 3. Sét, xám xanh đentrạng thái dẻo cứngB = 0.44 9.1 41.6 2.63 17.43 67.6 0.95 44.56 1146.0 4. Sét pha lẫn sạn sỏi TA, nâu đỏ nhạt, trạng thái dẻo cứngB = 0.26 3.4 20.8 16.28 20.80 36.7 0.72 28.52 274.0 5. Cát lẫn dăm sạn TA, xám tro, kết cấu chặt 4.7 29.0 17.69 21.20 52.6 0.70 40.69 540.4 6. Sét, nâu đốm xámtrắng, trạng thái dẻocứng, B = 0.01 6.3 56.1 17.6 20.50 66.2 0.70 70.74 1259.4 ∑Qsi 5651.5 - Tính toán sức chịu tải cực hạn do sức chống dưới mũi cọc Trong đó: - Ap – Diện tích tiết diện mũi cọc, Ap = 0.636 m2 - g – Dung trọng đất nền dưới mũi cọc, g = gđn = 20.5 – 10 = 10.5 kN/m3 - d – Đường kính cọc, d = 0.9 m - C – Lực dính đất nền dưới mũi cọc, C = 56.1 kN/m2 - svp - Ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng tại độ sâu mũi cọc do trọng lượng bản thân đất svp = 58.6 + 99.5 + 67.6 + 36.7 + 52.6 + 66.2 = 381.2 kN/m2 - Nc, Nq, Ng – Hệ số sức chịu tải, phụ thuộc vào ma sát trong của đất, hình dạng mũi cọc, phương pháp thi công cọc, lấy theo bảng 3.5 sách Nền Móng của Châu Ngọc Ẩn NXB ĐHQG TP.HCM j = 17.6o => Nc = 15.134, Nq = 5.81, Ng = 3.8 Suy ra: Qp = 0.636(63x15.134 + 381.2x5.81 + 10.5x0.9x3.8) = 2037.8 kN Sức chịu tải cho phép của cọc khoan nhồi theo chỉ tiêu cường độ của đất nền ( kN ) Vậy sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo các đặc trưng của đất nền được chọn Qa = min(, ) = 3505 ( kN ) 9.6. Xác định số lượng cọc và sơ đồ bố trí cọc trong đài 9.6.1. Xác định sơ bộ số lượng cọc Số lượng cọc được xác định theo công thức Trong đó: Ntt - Lực dọc tác dụng lên mặt móng, Ntt = 7862.6 kN f0 - Sức chịu tải của cọc f0 = Qa = 3505 kN k - Hệ số kể đến ảnh hưởng của mômen, lấy k = 1.5 Chọn nc = 4 cọc 9.6.2. Sơ đồ bố trí cọc trong đài Hình 9.3 Sơ đồ bố trí cọc trong đài mong 1-B Diện tích thực tế của đài móng Ađ = 4.5x4.5 = 20.25 m2 9.7. Kiểm tra tải trọng dọc trục tác dụng lên từng cọc trong nhóm Theo mục 6.1.6 TCXD 205: 1998. Tải trọng tính toán trên cọc P nên xác định khi xem móng như là kết cấu khung chịu tải đứng, ngang và mômen uốn. Tải trọng dọc trục tác dụng lên từng cọc trong nhóm gồm các cọc thẳng đứng xác định theo công thức Trong đó: P0tt - Tải trọng đứng tính toán tại đáy đài P0tt = Ptt + Pđài+đất = 7862.6 + 1.1x20.25x2x9.92 = 8304.54 kN Mox - Mômen xoay quanh trục ox tại đáy đài Mox = Mx + Qxh = 75.41 + 34.13x2 = 142.67 kNm Moy - Mômen xoay quanh trục oy tại đáy đài Moy = My + Qyh = 3.774 + 60.88x2 = 125.53 kNm xmax - Khoảng cách lớn nhất từ tim cọc đến trục oy ymax - Khoảng cách lớn nhất từ tim cọc đến trục ox => kN kN Kiểm tra: kN + Pc = 2125.8 + 808.04 = 2933.84 kN < 3505 kN => Cọc đủ khả năng chịu lực = 2026.47 kN > 0 => cọc chỉ chịu nén Vậy cọc thiết kế đảm bảo được khả năng chịu tải trọng dọc trục, và cọc chỉ chịu nén nên không cần kiểm tra cọc chịu lực nhổ 9.8. Xác định độ lún cho móng cọc khoan nhồi đài đơn ( theo trạng thái giới hạn II ) 9.8.1. Xác định móng khối quy ước Nhờ ma sát giữa mặt xung quanh cọc và đất mà tải trọng của móng được truyền trên diện tích rộng hơn, xuất phát từ mép ngoài cọc tại đáy đài và nghiêng một góc a được tính như sau Độ lún của móng cọc được tính theo độ lún của khối móng quy ước Khi đó: Kích thước khối móng quy ước A = B = L’ + 2Ltga = 3.6 + 2x46.2xtg2.5o = 7.63 m Với: B’, L’ - Khoảng cách giữa 2 mép cọc biên theo cả 2 phương L - Chiều dài cọc tính từ đáy đài đến mũi cọc Diện tích đáy móng khối quy ước Aqư = A.B = 7.63x7.63 = 58.22 m2 Hình 9.4 Kích thước móng khối quy ước 9.8.2. Chuyển tải trọng về trọng tâm đáy móng khối quy ước - Tải trọng đứng N0 = Ntc + Gđài + Gđất + Gcọc Trong đó: Ntc - Tải trọng tiêu chuẩn tại cao trình mặt đài, Ntc = 6837.04 kN Gđài - Trọng lượng đài và đất ở trên mặt đài Gđài = A.B.h.gtb = 7.63x7.63x3.8x9.92 = 2194.5 kN Gđất - Trọng lượng các lớp đất từ đáy đài đến mũi cọc ( có xét đến đẩy nổi ) Gđất = (A.B - ∑Acọc) hi.giII = (7.63x7.63 – 4x0.636)x(12.1x4.87+10.6x9.5+9.1x7.53+3.4x10.88+4.7x11.2+6.3x10.55) = 18603.11 kN Gcọc - Trọng lượng cọc Gcọc = nc.Acọc.Lgđn = 4x0.636x46.2x15 = 1763 kN Vậy: N0 = 6837.04 + 2194.5 + 18603.11 + 1763 = 29397.65 kN - Mômen Mômen tiêu chuẩn tại tâm đáy móng khối quy ước M0 = Mtc + Qtc(L + hđài) Mox = 65.57 + 29.68(46.2 + 2) = 1496.15 kNm Moy = 3.28 + 52.94(46.2 + 2) = 2555 kNm 9.8.3. Tính áp lực của đáy móng khối quy ước truyền cho nền Độ lệch tâm m m Áp lực tiêu chuẩn tại đáy móng khối quy ước kN/m2 kN/m2 kN/m2 9.8.4. Xác định cường độ tính toán của đất nền tại đáy móng khối quy ước Trong đó: ktc - Hệ số độ tin cậy, ktc = 1 lấy theo mục 3.39 TCXD 45: 1978 m1, m2 - Hệ số điều kiện làm việc của đất nền, m1 = 1.2, m2 = 1.1 theo bảng 15 TCXD 45: 1978 BM - Cạnh ngắn của móng khối quy ước, BM = 7.63 m HM - Chiều cao móng khối quy ước, HM = 50 m g’II - Dung trọng của lớp đất dưới đáy móng khối quy ước (có kể đến đẩy nổi) g’II = = 20.5 – 10 = 10.5 kN/m3 - Dung trọng trung bình của lớp đất từ đáy móng khối quy ước trở lên (có kể đến đẩy nổi) = kN/m3 A, B, D - Hệ số lấy theo bảng 14 TCXD 45: 1978, phụ thuộc góc ma sát trong của đất dưới đáy móng khối quy ước jII = 18o => A = 0.43, B = 2.72, D = 5.31 CII - Lực dính đơn vị của đất dưới đáy móng khối quy ước CII = 56.1 kN/m2 h0 - Chiều sâu nền tầng hầm, h0 = 1.8m => = 1868.09 kN/m2 Kiểm tra điều kiện: kN/m2 < 1.2RM = 1.2x1868.09 = 2241.7 kN/m2 kN/m2 < RM = 1868.09 kN/m2 Do đó có thể tính toán độ lún của nền đất dưới móng khối quy ước theo quan niệm nền biến dạng đàn hồi tính tính. 9.8.5. Xác định độ lún của móng cọc khoan nhồi đài đơn Ứng suất gây lún tại đáy móng khối quy ước kN/m2 Ứng suất do trọng lượng bản thân đất nền Chia đất nền dưới đáy móng khối quy ước thành những lớp bằng nhau có chiều dày hi BM/5 = 7.63/5 = 1.526 m, chọn hi = 1.5m Từ điều kiện: => Xác định Hcn Công thức tính toán độ lún (theo phụ lục 3 TCXD 45: 1978) Trong đó: bi = 0.8, lấy theo quy phạm hi - Chiều dày phân tố thứ i, hi = 1.5m - Ứng suất gây lún ở giữa lớp phân tố thứ i, với hệ số Ko tra bảng 3–7 sách hướng dẫn đồ án Nền Và Móng của GS, TS Nguyễn Văn Quảng – KS Nguyễn Hữu Kháng, Nhà Xuất Bản Xây Dựng, phụ thuộc m = 2z/BM Ei - Môđun biến dạng trung bình của lớp đất chịu nén dưới mũi cọc Hình 9.5 Sơ đồ xác định sbt và sgl cho móng cọc đài đơn Bảng 9.4 Tính toán độ lún cho móng cọc đài đơn Điểm Độ sâuz (m) 2z/BM K0 sigl(kN/m2) sibt(kN/m2) 0.2sibt(kN/m2) stbgl(daN/cm2) Ei(daN/cm2) Si(cm) 0 0 0 1 105.47 399.50 79.90 1.034 203 1.002 1 1.5 0.39 0.960 101.25 415.25 83.05 0.928 203 0.549 2 3 0.79 0.800 84.38 431.00 86.20 1.551 9.9. Tính toán cọc chịu tải trọng ngang theo phụ lục G TCXD 205: 1998 và cốt thép trong cọc Xác định tải trọng ngang tác dụng lên đầu mỗi cọc Tải trọng ngang tác dụng lên đầu cọc gồm các lực ngang Qx và Qy đã được xác định ở trên Qxtt = kN Qxtc = kN Qytt = kN Qytc = kN Liên kết giữa cọc và đài là liên kết ngàm. Chiều dài đoạn cọc ngàm vào cọc vào đài 0.6m 9.8.6.1. Kiểm tra chuyển vị ngang và góc xoay đầu cọc Chịu toán cọc chịu tải trọng ngang (theo biến dạng) nhằm kiểm tra các điều kiện sau Trong đó: - Chuyển vị ngang (m) và góc xoay (rad) của đầu cọc xác định theo tính toán - Giá trị cho phép của chuyển vị ngang (m) và góc xoay (rad) đầu cọc được quy định trong nhiệm vụ thiết kế nhà và công trình. Tính toán chuyển vị ngang của cọc (m) và góc xoay (rad) của đầu cọc theo công thức sau Trong đó: y0 - Chuyển vị ngang của tiết diện cọc tại mức đáy đài y0 = H0dHH + M0dHM y0 - Góc xoay của tiết diện cọc tại mức đáy đài y0 = H0dMH + M0dMM H, M - Giá trị tính toán của lực cắt và mômen uốn đầu cọc l0 - Chiều dài đoạn cọc từ đáy đài đến mặt đất, trong nhà dân dụng lấy l0 = 0 H0 - Giá trị lực cắt tại mỗi đầu cọc M0 - Giá trị mômen tại mỗi đầu cọc, M0 = Mng (vì l0 = 0) Mng - Giá trị mômen ngàm tại vị trí đài và cọc dHH - Chuyển vị ngang của tiết diện (m/T) do lực H0 = 1 dHM - Chuyển vị ngang của tiết diện (1/T) do mômen M0 = 1 dMH - Góc xoay của tiết diện (1/T) do lực H0 = 1 dMM - Góc xoay của tiết diện (1/Tm) do mômen M0 = 1 Được xác định theo công thức sau: A0, B0, C0 - Hệ số không thứ nguyên, lấy theo bảng G2 phụ lục G TCXD 205: 1998, phụ thuộc vào chiều sâu tính đổi của phần cọc trong đất Le xác định theo công thức sau Le = abd .L L - Chiều sâu cọc tính từ đáy đài abd - Hệ số biến dạng, xác định theo công thức sau K - Hệ số tỉ lệ, xác định theo bảng G1 phụ lục G TCXD 205: 1998, khi tính toán cọc chịu tải trọng ngang, cọc chỉ làm việc với đoạn cọc lah tính từ đáy đài Chiều sâu ảnh hưởng của nền đất khi cọc chịu lực ngang được lấy như sau lah = 2(d + 1) = 2(0.9 + 1) = 3.8 => K = 50 T/m4 (vì thuộc lớp đất bùn sét, trạng thái chảy B > 1) bc - Chiều rộng qui ước cọc, được xác định như sau - Khi d 0.8 thì bc = d + 1m - Khi d < 0.8 thì bc = 1.5d + 0.5m Suy ra: d = 0.9m => bc = 0.9 + 1 = 1.9m Eb - Môđun đàn hồi ban đầu của bê tông cọc Eb = 32.5x103 MPa I - Mômen quán tính tiết diện ngang cọc Áp dụng tính toán Chiều sâu tính đổi của cọc trong đất Le = abd .L = 0.247x46.2 = 11.41m Suy ra: A0 = 2.441, B0 = 1.621, C0 = 1.751 Suy ra: kNm kNm Chuyển vị ngang đầu cọc xác định như sau Dnx = y0x = = 0.853x15.6x10-4 – 3.2x2.55x10-4 = 5.14x10-4m = 0.514mm < 1cm Dny = y0y = = 1.522x15.6x10-4 – 5.708x2.55x10-4 = 9.18x10-4m = 0.92mm < 1cm Vậy thỏa mãn điều kiện chuyển vị ngang đầu cọc Do cọc ngàm vào đài cho nên góc xoay đầu cọc y = 0 9.9.1. Xác định áp lực tính toán, mômen uốn, lực cắt và lực dọc trong tiết diện cọc Áp lực tính toán sz, mômen uốn Mz, lực cắt Qz và lực dọc Nz trong tiết diện cọc được tính theo các công thức sau Nz = N Trong đó: Các hệ số A1, B1, C1, D1; A3, B3, C3, D3; A4, B4, C4, D4 tra theo bảng G4 phụ lục G TCXD 205: 1998 ze - Chiều sâu tính đổi: ze = abd.z z - Chiều sâu thực tế vị trí tiết diện cọc trong đất tính từ đáy đài đến mũi cọc (m) Bảng 9.5 Mômen Mx, lực cắt Qy tại các tiết diện theo chiều dài cọc z (m) ze (m) A3 B3 C3 D3 Mx (kNm) A4 B4 C4 D4 Qy (kN) 0.0 0.0 0.000 0.000 1.000 0.000 -32.00 0.000 0.000 0.000 1.000 15.22 0.4 0.1 0.000 0.000 1.000 0.100 -28.55 -0.005 0.000 0.000 1.000 15.14 0.8 0.2 -0.001 0.000 1.000 0.200 -25.13 -0.020 -0.003 0.000 1.000 14.92 1.2 0.3 -0.005 -0.001 1.000 0.300 -21.80 -0.045 -0.009 -0.001 1.000 14.55 1.6 0.4 -0.011 -0.002 1.000 0.400 -18.54 -0.080 -0.021 -0.003 1.000 14.05 2.0 0.5 -0.021 -0.005 0.999 0.500 -15.39 -0.125 -0.042 -0.008 0.999 13.42 2.4 0.6 -0.036 -0.011 0.998 0.600 -12.39 -0.180 -0.072 -0.016 0.997 12.67 2.8 0.7 -0.057 -0.020 0.996 0.699 -9.59 -0.245 -0.114 -0.030 0.994 11.83 3.2 0.8 -0.085 -0.034 0.992 0.799 -6.92 -0.320 -0.171 -0.051 0.989 10.91 3.6 0.9 -0.121 -0.055 0.985 0.897 -4.49 -0.404 -0.243 -0.082 0.980 9.92 4.0 1.0 -0.167 -0.083 0.975 0.994 -2.32 -0.499 -0.333 -0.125 0.967 8.87 4.5 1.1 -0.222 -0.122 0.960 1.090 -0.32 -0.603 -0.443 -0.183 0.946 7.77 4.9 1.2 -0.287 -0.173 0.938 1.183 1.48 -0.716 -0.575 -0.259 0.917 6.65 5.3 1.3 -0.365 -0.238 0.907 1.273 3.03 -0.838 -0.730 -0.356 0.876 5.50 5.7 1.4 -0.455 -0.319 0.866 1.358 4.35 -0.967 -0.910 -0.479 0.821 4.38 6.1 1.5 -0.559 -0.420 0.811 1.437 5.44 -1.105 -1.116 -0.630 0.747 3.22 6.5 1.6 -0.676 -0.543 0.739 1.507 6.35 -1.248 -1.350 -0.815 0.652 2.13 6.9 1.7 -0.808 -0.691 0.646 1.566 7.06 -1.396 -1.643 -1.036 0.529 1.02 7.3 1.8 -0.956 -0.867 0.530 1.612 7.53 -1.547 -1.906 -1.299 0.374 -0.05 7.7 1.9 -1.118 -1.074 0.385 1.640 7.86 -1.699 -2.227 -1.608 0.181 -1.09 8.1 2.0 -1.295 -1.314 0.207 1.646 7.99 -1.848 -2.578 -1.966 -0.057 -2.10 8.5 2.1 -1.487 -1.950 -0.010 1.627 8.01 -1.992 -2.956 -2.379 -0.345 -3.05 8.9 2.2 -1.693 -1.906 -0.271 1.575 7.85 -2.125 -3.360 -2.849 -0.692 -3.96 9.3 2.3 -1.912 -2.263 -0.582 1.486 7.59 -2.243 -3.785 -3.379 -1.104 -4.81 9.7 2.4 -2.141 -2.663 -0.949 1.352 7.23 -2.339 -4.228 -3.973 -1.592 -5.62 10.1 2.5 -2.379 -3.109 -1.379 1.165 6.77 -2.407 -4.683 -4.632 -2.161 -6.36 10.5 2.6 -2.621 -3.600 -1.877 0.917 6.25 -2.437 -5.140 -5.355 -2.821 -7.03 10.9 2.7 -2.865 -4.137 -2.452 0.598 5.68 -2.420 -5.581 -6.143 -3.580 -7.62 11.3 2.8 -3.103 -4.718 -3.108 0.197 5.06 -2.346 -6.023 -6.990 -4.445 -8.16 11.7 2.9 -3.331 -5.340 -3.852 -0.295 4.44 -2.200 -6.420 -7.892 -5.423 -8.59 12.1 3.0 -3.540 -6.000 -4.688 -0.891 3.80 -1.969 -6.765 -8.840 -6.520 -8.91 12.6 3.1 -3.722 -6.690 -5.621 -1.603 3.13 -1.638 -7.034 -9.822 -7.739 -9.12 13.0 3.2 -3.864 -7.403 -6.653 -2.443 2.51 -1.187 7.204 -10.822 -9.082 -9.16 13.4 3.3 -3.955 -8.127 -7.785 -3.424 1.89 -0.599 -7.243 -11.819 -10.549 -9.05 13.8 3.4 -3.979 -8.847 -9.016 -4.557 1.37 0.147 -7.118 -12.787 -12.133 -8.73 14.2 3.5 -3.919 -9.544 -10.340 -5.854 0.91 1.074 -6.789 -13.692 -13.826 -8.19 14.6 3.6 -3.757 -10.196 -11.751 -7.325 0.54 2.205 -6.212 -14.496 -15.613 -7.36 15.0 3.7 -3.471 -10.776 -13.235 -8.979 0.24 3.563 -5.338 -15.151 -17.472 -6.23 15.4 3.8 -3.036 -11.252 -14.774 -10.821 0.06 5.173 -4.111 -15.601 -19.374 -4.72 15.8 3.9 -2.427 -11.585 -16.346 -12.854 0.01 7.059 -2.473 -15.779 -21.279 -2.78 16.2 4.0 -1.614 -11.731 -17.919 -15.075 0.16 9.244 -0.358 -15.610 -23.140 -0.37 Bảng 9.6 Mômen My, lực cắt Qx tại các tiết diện theo chiều dài cọc Biểu đồ mômen cọc Mx Biểu đồ lực cắt Qy z (m) ze (m) A3 B3 C3 D3 My (kNm) A4 B4 C4 D4 Qx (kN) 0.0 0.0 0.000 0.000 1.000 0.000 -57.08 0.000 0.000 0.000 1.000 8.53 0.4 0.1 0.000 0.000 1.000 0.100 -50.92 -0.005 0.000 0.000 1.000 8.46 0.8 0.2 -0.001 0.000 1.000 0.200 -44.81 -0.020 -0.003 0.000 1.000 8.24 1.2 0.3 -0.005 -0.001 1.000 0.300 -38.89 -0.045 -0.009 -0.001 1.000 7.90 1.6 0.4 -0.011 -0.002 1.000 0.400 -33.07 -0.080 -0.021 -0.003 1.000 7.42 2.0 0.5 -0.021 -0.005 0.999 0.500 -27.44 -0.125 -0.042 -0.008 0.999 6.83 2.4 0.6 -0.036 -0.011 0.998 0.600 -22.10 -0.180 -0.072 -0.016 0.997 6.13 2.8 0.7 -0.057 -0.020 0.996 0.699 -17.11 -0.245 -0.114 -0.030 0.994 5.37 3.2 0.8 -0.085 -0.034 0.992 0.799 -12.35 -0.320 -0.171 -0.051 0.989 4.54 3.6 0.9 -0.121 -0.055 0.985 0.897 -8.01 -0.404 -0.243 -0.082 0.980 3.69 4.0 1.0 -0.167 -0.083 0.975 0.994 -4.15 -0.499 -0.333 -0.125 0.967 2.82 4.5 1.1 -0.222 -0.122 0.960 1.090 -0.59 -0.603 -0.443 -0.183 0.946 1.96 4.9 1.2 -0.287 -0.173 0.938 1.183 2.60 -0.716 -0.575 -0.259 0.917 1.15 5.3 1.3 -0.365 -0.238 0.907 1.273 5.36 -0.838 -0.730 -0.356 0.876 0.41 5.7 1.4 -0.455 -0.319 0.866 1.358 7.69 -0.967 -0.910 -0.479 0.821 -0.19 6.1 1.5 -0.559 -0.420 0.811 1.437 9.62 -1.105 -1.116 -0.630 0.747 -0.68 6.5 1.6 -0.676 -0.543 0.739 1.507 11.22 -1.248 -1.350 -0.815 0.652 -0.94 6.9 1.7 -0.808 -0.691 0.646 1.566 12.46 -1.396 -1.643 -1.036 0.529 -1.53 7.3 1.8 -0.956 -0.867 0.530 1.612 13.27 -1.547 -1.906 -1.299 0.374 -2.34 7.7 1.9 -1.118 -1.074 0.385 1.640 13.82 -1.699 -2.227 -1.608 0.181 -3.21 8.1 2.0 -1.295 -1.314 0.207 1.646 14.02 -1.848 -2.578 -1.966 -0.057 -3.92 8.5 2.1 -1.487 -1.950 -0.010 1.627 14.02 -1.992 -2.956 -2.379 -0.345 -4.21 8.9 2.2 -1.693 -1.906 -0.271 1.575 13.69 -2.125 -3.360 -2.849 -0.692 -4.52 9.3 2.3 -1.912 -2.263 -0.582 1.486 13.18 -2.243 -3.785 -3.379 -1.104 -4.63 9.7 2.4 -2.141 -2.663 -0.949 1.352 12.50 -2.339 -4.228 -3.973 -1.592 -4.64 10.1 2.5 -2.379 -3.109 -1.379 1.165 11.63 -2.407 -4.683 -4.632 -2.161 -4.58 10.5 2.6 -2.621 -3.600 -1.877 0.917 10.65 -2.437 -5.140 -5.355 -2.821 -4.21 10.9 2.7 -2.865 -4.137 -2.452 0.598 9.57 -2.420 -5.581 -6.143 -3.580 -3.64 11.3 2.8 -3.103 -4.718 -3.108 0.197 8.41 -2.346 -6.023 -6.990 -4.445 -3.11 11.7 2.9 -3.331 -5.340 -3.852 -0.295 7.25 -2.200 -6.420 -7.892 -5.423 -2.53 12.1 3.0 -3.540 -6.000 -4.688 -0.891 6.05 -1.969 -6.765 -8.840 -6.520 -1.98 12.6 3.1 -3.722 -6.690 -5.621 -1.603 4.80 -1.638 -7.034 -9.822 -7.739 -1.63 13.0 3.2 -3.864 -7.403 -6.653 -2.443 3.66 -1.187 7.204 -10.822 -9.082 -1.25 13.4 3.3 -3.955 -8.127 -7.785 -3.424 2.52 -0.599 -7.243 -11.819 -10.549 -0.97 13.8 3.4 -3.979 -8.847 -9.016 -4.557 1.57 0.147 -7.118 -12.787 -12.133 -0.62 14.2 3.5 -3.919 -9.544 -10.340 -5.854 0.72 1.074 -6.789 -13.692 -13.826 -0.46 14.6 3.6 -3.757 -10.196 -11.751 -7.325 0.08 2.205 -6.212 -14.496 -15.613 -0.21 15.0 3.7 -3.471 -10.776 -13.235 -8.979 -0.44 3.563 -5.338 -15.151 -17.472 -0.19 15.4 3.8 -3.036 -11.252 -14.774 -10.821 -0.71 5.173 -4.111 -15.601 -19.374 -0.15 15.8 3.9 -2.427 -11.585 -16.346 -12.854 -0.70 7.059 -2.473 -15.779 -21.279 -0.14 16.2 4.0 -1.614 -11.731 -17.919 -15.075 -0.31 9.244 -0.358 -15.610 -23.140 -0.11 Biểu đồ mômen cọc My Biểu đồ lực cắt Qx 9.9.2 Kiểm tra độ ổn định đất nền quanh cọc khi chịu áp lực ngang Điều kiện không phá hỏng đất nền quanh cọc khi chịu áp lực ngang sz - Áp lực tính toán tại độ sâu z Vì Le = 11.41m > 2.5 ta kiểm tra điều kiện tại vị trí z = 0.85/abd = 0.85/0.247 = 3.44 m ze = z.abd = 3.44x0.247 = 0.85 m Các giá trị A1, B1, C1, D1 được tra theo bảng G3 phụ lục G TCXD 205: 1998 với ze = 0.85 => A1 = 0.996, B1 = 0.849, C1 = 0.3625, D1 = 0.103 Ta có K = 50 T/m4, abd = 0.247, y0 = 0.92x10-3m, Eb = 32.5x103 MPa M0 = -32 kNm, H0 = 15.22 kN, I = 0.032 m4 Suy ra: sz = 0.65 kN/m2 sgh - Áp lực tới hạn tại độ sâu z = 3.44 m Trong đó: h1 = 1 h1 - Hệ số kể đến phần tải trọng thường xuyên trong tổng tải trọng, tính theo công thức Với M0tc = 2555 kNm => h2 = 0.57 x = 0.6 đối với cọc khoan nhồi Đầu cọc nằm trong lớp thứ 6 nên có các tính chất cơ lý sau gI = 2.05 T/m3 CI = 0.561 daN/cm2 jI = 17.6o Suy ra = 87.6 kN/m2 sz = 0.65 kN/m2< sgh = 87.6 kN/m2 9.10. Tính toán cho cọc khoan nhồi Do cọc chủ yếu chịu nén cho nên cốt thép trong cọc được tính theo cấu tạo Theo TCXD 205: 1998 và sách Nền Móng Nhà Cao Tầng của GS, TSKH. Nguyễn Văn Quảng NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật Tiết diện cọc Acọc = 0.636 m2 > 0.5 m2 cho nên hàm lượng cốt thép chọn 0.4% , đường kính cốt thép 12mm Vậy diện tích cốt thép trong cọc là: As = 0.4%x6360 = 25.44 cm2 Chọn 12f18 (As = 29.46 cm2, m = 0.46% ) Cốt đai f8 bước đai 250 9.11. Kiểm tra khả năng chịu lực của cọc theo vật liệu (theo mục 4 TCXD 195: 1997) Sức chịu tải của cọc theo vật liệu được tính theo công thức PVL = RuA + RanAs Trong đó Ru - Cường độ tính toán bê tông cọc nhồi, xác định như sau: Đối với cọc đổ bê tông dưới nước và trong dung dịch Bentonite lấy Ru = R/4.5 và Ru < 60 daN/cm2 > 60 daN/cm2 Vậy lấy Ru = 60 daN/cm2 A - Diện tích tiết diện cọc As - Diện tích cốt thép dọc Ran - Cường độ tính toán của cốt thép, đường kính < 28mm, nên lấy Ran = Rc/1.5 và không lớn hơn 2200 daN/cm2 Rc - Giới hạn chảy của cốt thép, thép CII giới hạn chảy Rc = 3000 daN/cm2 => Ran = daN/cm2 < 2200 daN/cm2 PVL = 60x6360 + 2000x29.46 = 440520 daN = 4405.2 kN Kiểm tra điều kiện Pttmax + Pc = 2933.84 < PVL = 4405.2 kN Vậy vật liệu làm cọc đủ khả năng chịu tải 9.12. Tính toán đài cọc 9.12.1. Kiểm tra chọc thủng đài cọc Kích thước đài cọc đã được xác định ở phần trên hđài = 2m Chiều cao đài cọc phải thỏa mãn điều kiện không bị chọc thủng, thông thường góc nghiêng của tháp chọc thủng là 45o . Tuy nhiên theo sách Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép (phần cấu kiện nhà cửa) của Ngô Thế Phong, Lý Trần Cường, Trịnh Kim Đạm, Nguyễn Lê Ninh NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật Hà Nội 2004 góc nghiêng của tháp chọc thủng trong đài cọc có thể khác 45o. Đài cọc có thể bị chọc thủng như trường hợp sau Kiểm tra chọc thủng theo công thức sau = VP Trong đó: P - Lực chọn thủng bằng tổng phản lực của các cọc nằm ngoài phạm vi đáy tháp chọc thủng P = ∑Pttmax = 4x2125.8 = 8503.2 kN bc, hc - Kích thước tiết cột bc = hc = 0.8m h0 - Chiều cao có ích của đài móng, h0 = 1.85m C1, C2 - Khoảng cách trên mặt bằng từ mép cột đến mép đáy tháp chọc thủng C1 = C2 =650mm Rk - Cường độ chịu kéo tính toán của bê tông, Rk = 1.2 MPa a1, a2 - Hệ số tính theo công thức Hình 9.6 Mô hình tháp chọc thủng VP = = 33756 kN Suy ra P = 8503.2 kN < VP = 33756 kN Vậy thỏa mãn điều kiện đài không bị chọc thủng bởi cột 9.12.2. Tính toán cốt thép cho đài cọc đơn Do kích thước và số cọc của mỗi phương là như nhau, ta tính toán cốt thép cho một phương và bố trí thép cho cả phương còn lại. Chọn sơ đồ tính là dầm console có mặt ngàm tại tiết diện mép cột và tải trọng tác dụng là tổng phản lực của các cọc nằm ngoài mép cột . Chiều cao đài cọc hđài = 2m => h0 = 2 – 0.15 = 1.85m Sử dụng cốt thép CII có Rs = 280 MPa Mômen ở tiết diện ngàm Mmax = 2P.0.95 = 2x2125.8x0.95 = 4039.02 kNm Diện tích cốt thép trong đài cọc theo mỗi phương được tính theo công thức cm2 Chọn 30f 20 ( As = 94.26 cm2), để bố trí thép cho mỗi phương Chiều dài mỗi thanh thép 4.5 – 2x 0.05 = 4.4m Khoảng cách bố trí các thanh thép a = = 150cm Thép đỉnh đài bố trí f14a200 theo mỗi phương Thép trung gian bố trí f14a300, bố trí 2 lớp thép trung gian Hình 9.7 Sơ đồ tính thép cho đài móng Chi tiết bố trí thép cho cọc và đài cọc 1B cọc được thể hiện trong bản vẽ NM 01/02 9.13. Thiết kế móng khoan nhồi đài bè (móng khu vực thang máy và thang bộ) 9.13.1. Tải trọng tác dụng lên móng - Tải trọng truyền xuống móng thông qua hệ khung - vách - Sử dụng tiện ích gán thuộc tính Pier cho vách cưng của chương trình ETABS, ta gán cho tất cả vách cứng khu thang máy và thang bộ có chung tên Pier. Chương trình sẽ xuất ra nội lực ứng với từng trường hợp tải trọng ngay tại vị trí tâm độ cứng của Pier, xác định nội lực tại vị trí cao trình mặt móng (sàn tầng hầm ). - Tổ hợp nội lực bằng bảng tính EXCEL. Sau khi tổ hợp nội lực, dời lực về đúng tâm hình học của các vách (cũng là tâm móng) để có nội lực tính móng. Với độ lệch giữa tâm độ cứng và tâm hình học của các vách cứng trong khu thang máy và thang bộ theo phương Y là dy = 0 và theo phương X là dx = 0.07m như hình vẽ. - Chọn tổ hợp nội lực nguy hiểm nhất cho móng đài bè khu vực thang máy và thang bộ như sau ( Nmax, Mxtư, Mytư, Qxmax, Qymax ). Lực dọc đưa về tâm móng sẽ làm xuất hiện mômen M’ = N.d Kết quả xác định nội lực tính móng đài bè khu thang máy và thang bộ được cho trong bảng sau. Bảng 9.7 Lực tác dụng dùng tính móng khu thang máy và thang bộ Nội lực Mx (kNm) My (kNm) N (kN) Qx (kN) Qy (kN) Giá trị tính toán -51961.8 -43205.5 68750.3 1328.2 1688.2 Giá trị tỉêu chuẩn -45184.2 -37570.0 59782.9 1155.0 1468.0 Trong đó: 9.13.2. Xác định sơ bộ chiều sâu đặt mũi cọc, đường kính cọc và chiều sâu đặt đài cọc - Chọn cọc nhồi có đường kính d = 1 m, mũi cọc nằm trong lớp đất sét (lớp đất thư 6, mũi cọc cách mặt lớp đất thứ 6 là 6.3m), tại cao độ -49m so với mặt đất tự nhiên. - Dùng bê tông có cấp độ bền B30, Rb = 17.0 MPa, cốt thép CII có Rs = 280 MPa cho toàn bộ phần đài cọc và cọc - Chiều cao đài cọc sơ bộ chọn hđ = 3 m - Đài cọc chôn sâu 4.8 m so với mặt đất tự nhiên 9.13.3. Xác định sức chịu tải của cọc theo các đặc trưng đất nền 9.13.3.1. Xác định sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo các chỉ tiêu cơ lý của đất nền (theo phụ lục A TCXD 205: 1998) Sức chịu tải của cọc đơn, theo đất nền được tính theo công thức Trong đó: Ktc – Hệ số an toàn được tính như sau – Sức chịu tải cho phép tính toán của cọc theo đất nền theo phụ lục A TCXD 205: 1998 Qtc – Sức chịu tải tiêu chuẩn của cọc theo đất nền Với : m – Hệ số điều kiện làm việc. Mũi cọc tựa trên đất sét có độ bão hòa G = 0.93 > 0.85 do đó lấy m = 0.8 mR – Hệ số làm việc của đất dưới mũi cọc. Cọc không mở rộng đáy mR = 1 Ap – Diện tích mũi cọc (m2). Cọc nhồi không mở rộng đáy, lấy bằng diện tích tiết diện ngang m2 fi – Hệ số ma sát của lớp đất i ở mặt bên của thân cọc được tra theo bảng A.2 phụ lục A TCXD 205: 1998 mf – Hệ số điều kiện làm việc của đất ở mặt bên cọc, phụ thuộc vào phương pháp tạo lỗ, lấy theo bảng A.5 phụ lục A TCXD 205: 1998 qp – Cường độ chịu tải của đất ở đầu mũi cọc, mũi cọc cắm vào lớp đất sét do đó giá trị qp được tra trong bảng A.7 phụ lục A TCXD 205: 1998. Lớp đất thứ 6 có độ sệt B = 0.01 => qp = 4450 kN/m2 u – Chu vi thân cọc (m) Hình 9.8 Sơ đồ xác định li và zi cho móng cọc khoan nhồi đài bè Bảng 9.8 Sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền Lớp đất Số thứ tựlớp i mfi li(m) zi(m) fi(T/m2) mfi.fi.li 1. Bùn sét, xám xanhđen, trạng tháichảyB = 1.12 1 0.6 2.00 4.00 0.00 0.00 2 0.6 2.00 6.00 0.00 0.00 3 0.6 2.00 8.00 0.00 0.00 4 0.6 2.00 10.00 0.00 0.00 5 0.6 2.00 12.00 0.00 0.00 6 0.6 2.10 14.05 0.00 0.00 2. Sét, xám trắngnâu vàng, trạng thái dẻo cứngB = 0.28 7 0.6 1.80 16.00 5.63 6.08 8 0.6 1.80 17.80 5.82 6.29 9 0.6 1.80 19.60 6.02 6.50 10 0.6 1.80 21.40 6.21 6.71 11 0.6 1.80 23.20 6.41 6.92 12 0.6 1.60 24.90 6.59 6.33 3. Sét xám xanh đentrạng thái dẻocứngB = 0.44 13 0.6 1.80 26.60 4.00 4.32 14 0.6 1.80 28.40 4.09 4.42 15 0.6 1.80 30.20 4.19 4.53 16 0.6 1.80 32.00 4.28 4.62 17 0.6 1.90 33.85 4.38 4.99 4. Sét pha lẫn sạnsỏi TA, nâu đỏ nhạt, trạng thái dẻo cứng B = 0.26 18 0.6 1.70 35.65 8.2 8.36 19 0.6 1.70 37.35 9.4 9.59 5. Cát lẫn dăm sạnTA, xám tro, kết cấu chặt 20 0.6 1.50 38.95 10 9.00 21 0.6 1.50 40.45 10 9.00 22 0.6 1.70 42.05 10 10.20 6. Sét, nâu đốm xám trắng, trạng thái dẻo cứngB = 0.01 23 0.6 1.50 43.65 10 9.00 24 0.6 1.50 45.15 10 9.00 25 0.6 1.50 46.65 10 9.00 26 0.6 1.80 48.30 10 10.80 ∑mfi.fi.li 145.65 qp (T/m2) 445 Ap (m2) 0.785 u (m) 3.14 Qtc ( T ) 645.32 Qa ( T ) 460.95 9.13.3.2. Xác định sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo chỉ tiêu cường độ của đất nền (theo TCXD 195: 1997 và theo phụ lục B TCXD 205: 1998 ) Sức chịu tải cho phép của cọc tính theo công thức Trong đó: QS – Sức chịu tải cực hạn do ma sát bên QP – Sức chịu tải cực hạn do sức chống dưới mũi cọc FSS – Hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên, lấy bằng 1.52.0 FSP – Hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc, lấy bằng 2.03.0 Đối với cọc khoan nhồi lấy FSS = 1.75 và FSP = 2.5 - Tính toán sức chịu tải cực hạn do ma sát bên Trong đó: u – Chu vi tiết diện cọc (m) fsi – Ma sát bên đơn vị của lớp đất thứ i, tính theo công thức Với: Cai – Lực dính giữa thân cọc và đất svi - Ứng suất hữu hiệu trong đất theo phương vuông góc với mặt bên cọc (T/m2) Khi không có nước ngầm: Khi có nước ngầm: KSi – Hệ số áp lực ngang trong đất, với cọc khoan nhồi thì: KSi = 1 – sinj ja – Góc ma sát giữa cọc và đất nền (cọc bê tông cốt thép lấy Ca = C, ja = j với C, j lực dính và góc ma sát trong của đất nền). Sức chịu tải cực hạn do ma sát bên được xác định theo trong bảng sau: Bảng 9.9 Xác định sức chịu tải cực hạn do ma sát bên Qs Lớp đất li(m) Ci(T/m2) ji(độ) gi(T/m3) svi(T/m2) Ksi fsi(T/m2) Qsi( T ) 1. Bùn sét, xám xanhnâu vàng, trạng thái chảy, B = 1.12 11.1 0.54 3.43 1.484 5.37 0.94 0.843 35.26 2. Sét, xám trắng nâu vàng, trạng thái dẻocứng, B = 0.28 10.6 6.02 7.24 1.939 9.95 0.87 7.125 284.72 3. Sét, xám xanh đentrạng thái dẻo cứngB = 0.44 9.1 4.16 2.63 1.743 6.76 0.95 4.456 152.88 4. Sét pha lẫn sạn sỏi TA, nâu đỏ nhạt, trạng thái dẻo cứngB = 0.26 3.4 2.08 16.28 2.080 3.67 0.72 2.852 36.56 5. Cát lẫn dăm sạn TA, xám tro, kết cấu chặt 4.7 2.9 17.69 2.120 5.26 0.70 4.069 72.09 6. Sét, nâu đốm xámtrắng, trạng thái dẻocứng, B = 0.01 6.3 5.61 17.6 2.050 6.62 0.70 7.074 168.01 ∑Qsi 749.51 - Tính toán sức chịu tải cực hạn do sức chống dưới mũi cọc Trong đó: - Ap – Diện tích tiết diện mũi cọc, Ap = 0.785 m2 - g – Dung trọng đất nền dưới mũi cọc, g = gđn = 20.5 – 10 = 10.5 kN/m3 - d – Đường kính cọc, d = 1m - C – Lực dính đất nền dưới mũi cọc, C = 56.1 kN/m2 - svp - Ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng tại độ sâu mũi cọc do trọng lượng bản thân đất svp = 53.7 + 99.5 + 67.6 + 36.7 + 52.6 + 66.2 = 376.3 kN/m2 - Nc, Nq, Ng – Hệ số sức chịu tải, phụ thuộc vào ma sát trong của đất, hình dạng mũi cọc, phương pháp thi công cọc, lấy theo bảng 3.5 sách Nền Móng của Châu Ngọc Ẩn NXB ĐHQG TP.HCM j = 18o => Nc = 15.517, Nq = 6.042, Ng = 3.9 Suy ra: Qp = 0.785(56.1x15.517 + 376.3x6.042+ 10.5x1x3.9) = 2500.3 kN Sức chịu tải cho phép của cọc khoan nhồi theo chỉ tiêu cường độ của đất nền ( kN ) Vậy sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo các đặc trưng của đất nền được chọn Qa = min(, ) = 4609.5( kN ) 9.13.4. Xác định số lượng cọc và sơ đồ bố trí cọc trong đài 9.13.4.1. Xác định sơ bộ số lượng cọc Số lượng cọc được xác định theo công thức Trong đó: Ntt - Lực dọc tác dụng lên mặt móng, Ntt = 68750.3 kN f0 - Sức chịu tải của cọc f0 = Qa = 4609.5 kN k - Hệ số kể đến ảnh hưởng của mômen, lấy k = 1.5 Chọn nc = 36 cọc 9.13.4.2. Sơ đồ bố trí cọc trong đài Sơ đồ bố trí đài cọc có các yêu cầu như sau: - Khoảng cách từ mép cọc đến mép đài 200 mm - Khoảng cách giữa các tim cọc 3d (d: đường kính cọc ) Hình 9.9 Sơ đồ bố trí cọc trong đài móng khu thang máy và thang bộ Diện tích thực tế đài cọc Ađài = 17x17 = 289 m2 9.13.5. Kiểm tra lực dọc trục tác dụng lên từng cọc trong nhóm Theo mục 6.1.6 TCXD 205: 1998 Tải trọng tính toán trên cọc P nên xác định khi xem móng như là kết cấu khung chịu tải đứng, ngang và mômen uốn. Tải trọng dọc trục tác dụng lên từng cọc trong nhóm gồm các cọc thẳng đứng xác định theo công thức Trong đó: P0tt - Tải trọng đứng tính toán tại đáy đài P0tt = Ptt + Pđài+đất = 68750.3 + 1.1x289x4.8x9.92 = 83887.4 kN Mox - Mômen xoay quanh trục ox tại đáy đài Mox = Mx + Qxh = 51961.8 + 1328.2x3 = 55946.4 kNm Moy - Mômen xoay quanh trục oy tại đáy đài Moy = My + Qyh = 43205.5 + 1688.2 x3 = 48270.1 kNm xmax - Khoảng cách lớn nhất từ tim cọc đến trục oy ymax - Khoảng cách lớn nhất từ tim cọc đến trục ox => kN kN kN Kiểm tra: kN + Pc = 3984.43 + 573 = 4557.43 kN < 4609.5 kN => Cọc đủ khả năng chịu lực = 675.97 kN > 0 => cọc chỉ chịu nén Vậy cọc thiết kế đảm bảo được khả năng chịu tải trọng dọc trục, và cọc chỉ chịu nén nên không cần kiểm tra cọc chịu lực nhổ 9.13.6. Xác định độ lún cho móng cọc khoan nhồi đài bè (theo trạng thái giới hạn II) 9.13.6.1. Xác định kích thước khối móng quy ước Nhờ ma sát giữa mặt xung quanh cọc và đất mà tải trọng của móng được truyền trên diện tích rộng hơn, xuất phát từ mép ngoài cọc tại đáy đài và nghiêng một góc a được tính như sau Độ lún của móng cọc được tính theo độ lún của khối móng quy ước Khi đó: Kích thước khối móng quy ước A = B = L’ + 2Ltga = 16 + 2x44.25xtg2.5o = 19.86 m Với: B’, L’ - Khoảng cách giữa 2 mép cọc biên theo cả 2 phương L - Chiều dài cọc tính từ đáy đài đến mũi cọc Diện tích đáy móng khối quy ước Aqư = A.B = 19.86x19.86 = 394.4 m2 Hình 9.10 Kích thước khối móng quy ước 9.13.6.2. Chuyển tải trọng về trọng tâm đáy móng khối quy ước - Tải trọng đứng N0 = Ntc + Gđài + Gđất + Gcọc Trong đó: Ntc - Tải trọng tiêu chuẩn tại cao trình mặt đài, Ntc = 59782.9 kN Gđài - Trọng lượng đài và đất ở trên mặt đài Gđài = A.B.h.gtb = 19.86x19.86x4.8x9.92 = 18779.75 kN Gđất - Trọng lượng các lớp đất từ đáy đài đến mũi cọc ( có xét đến đẩy nổi ) Gđất = (A.B - ∑Acọc) hi.giII = (19.86x19.86 – 4x0.785)x(11.1x4.87+10.6x9.5+9.1x7.53+3.4x10.88+4.7x11.2+6.3x10.55) = 148442.5 kN Gcọc - Trọng lượng cọc Gcọc = nc.Acọc.Lgđn = 4x0.785 x44.25x15 = 2084.2 kN Vậy: N0 = 59782.9 + 18779.75 + 148442.5 + 2084.2 = 229089.35 kN - Mômen Mômen tiêu chuẩn tại tâm đáy móng khối quy ước M0 = Mtc + Qtc(L + hđài) Mox = 45184.2 + 1468(44.25 + 3) = 114547.2 kNm Moy = 37570 + 1155(44.25 + 3) = 92143.75 kNm 9.13.6.3. Tính áp lực của đáy móng khối quy ước truyền cho nền Độ lệch tâm m m Áp lực tiêu chuẩn tại đáy móng khối quy ước kN/m2 kN/m2 kN/m2 9.13.6.4. Xác định cường độ tính toán của đất nền tại đáy móng khối quy ước Trong đó: ktc - Hệ số độ tin cậy, ktc = 1 lấy theo mục 3.39 TCXD 45: 1978 m1, m2 - Hệ số điều kiện làm việc của đất nền, m1 = 1.2, m2 = 1.1 theo bảng 15 TCXD 45: 1978 BM - Cạnh ngắn của móng khối quy ước, BM = 19.86 m HM - Chiều cao móng khối quy ước, HM = 50 m g’II - Dung trọng của lớp đất dưới đáy móng khối quy ước (có kể đến đẩy nổi) g’II = = 20.5 – 10 = 10.5 kN/m3 - Dung trọng trung bình của lớp đất từ đáy móng khối quy ước trở lên (có kể đến đẩy nổi) = kN/m3 A, B, D - Hệ số lấy theo bảng 14 TCXD 45: 1978, phụ thuộc góc ma sát trong của đất dưới đáy móng khối quy ước jII = 18o => A = 0.43, B = 2.72, D = 5.31 CII - Lực dính đơn vị của đất dưới đáy móng khối quy ước CII = 56.1 kN/m2 h0 - Chiều sâu nền tầng hầm, h0 = 1.8m => = 1941 kN/m2 Kiểm tra điều kiện: kN/m2 < 1.2RM = 1.2x1941 = 2329.2 kN/m2 kN/m2 < RM = 1941 kN/m2 Do đó có thể tính toán độ lún của nền đất dưới móng khối quy ước theo quan niệm nền biến dạng đàn hồi tính tính. 9.13.6.5. Xác định độ lún của móng cọc khoan nhồi đài bè Theo phụ lục H TCXD 205: 1998 độ lún của móng bè cọc có kích thước đài móng lớn hơn 10x10m được xác định theo công thức sau Trong đó: P - Áp lực trung bình lên nền ở đáy đài B - Bề rộng móng B = 19.86m E - Môđun biến dạng trung bình của lớp chịu nén dưới mũi cọc có chiều dày bằng B Ta có P = Ntcđài - Lực dọc tiêu chuẩn tại cao trình đáy đài (có kể đến trọng lượng đài) Ađài - Diện tích tiết diện đài => P = kN/ m2 E = 203 daN/cm2 Suy ra: S = = 0.068 m = 6.8 cm < 8 cm Như vậy, móng cọc khoan nhồi đài bè khu thang máy và thang bộ được thiết kế thỏa mãn về độ lún. 9.13.7. Tính toán cọc chịu tải trọng ngang (theo phụ lục G TCXD 205: 1998) và cốt thép trong cọc 9.13.7.1 Xác định tải trọng tác dụng lên mỗi đầu cọc Tải trọng ngang tác dụng lên mỗi đầu cọc gồm các lực cắt Qx và Qy đã xác định trong bảng 9.7 Qttx = kN Qtcx = kN Qtty = kN Qtcy = kN Liên kết giữa cọc và đài là liên kết ngàm. Chiều dài đoạn cọc ngàm vào cọc vào đài 0.6m 9.13.7.2. Kiểm tra chuyển vị ngang và góc xoay đầu cọc Chịu toán cọc chịu tải trọng ngang (theo biến dạng) nhằm kiểm tra các điều kiện sau Trong đó: - Chuyển vị ngang (m) và góc xoay (rad) của đầu cọc xác định theo tính toán - Giá trị cho phép của chuyển vị ngang (m) và góc xoay (rad) đầu cọc được quy định trong nhiệm vụ thiết kế nhà và công trình. Tính toán chuyển vị ngang của cọc (m) và góc xoay (rad) của đầu cọc theo công thức sau Trong đó: y0 - Chuyển vị ngang của tiết diện cọc tại mức đáy đài y0 = H0dHH + M0dHM y0 - Góc xoay của tiết diện cọc tại mức đáy đài y0 = H0dMH + M0dMM H, M - Giá trị tính toán của lực cắt và mômen uốn đầu cọc l0 - Chiều dài đoạn cọc từ đáy đài đến mặt đất, trong nhà dân dụng lấy l0 = 0 H0 - Giá trị lực cắt tại mỗi đầu cọc M0 - Giá trị mômen tại mỗi đầu cọc, M0 = Mng (vì l0 = 0) Mng - Giá trị mômen ngàm tại vị trí đài và cọc dHH - Chuyển vị ngang của tiết diện (m/T) do lực H0 = 1 dHM - Chuyển vị ngang của tiết diện (1/T) do mômen M0 = 1 dMH - Góc xoay của tiết diện (1/T) do lực H0 = 1 dMM - Góc xoay của tiết diện (1/Tm) do mômen M0 = 1 Được xác định theo công thức sau: A0, B0, C0 - Hệ số không thứ nguyên, lấy theo bảng G2 phụ lục G TCXD 205: 1998, phụ thuộc vào chiều sâu tính đổi của phần cọc trong đất Le xác định theo công thức sau Le = abd .L L - Chiều sâu cọc tính từ đáy đài abd - Hệ số biến dạng, xác định theo công thức sau K - Hệ số tỉ lệ, xác định theo bảng G1 phụ lục G TCXD 205: 1998, khi tính toán cọc chịu tải trọng ngang, cọc chỉ làm việc với đoạn cọc lah tính từ đáy đài Chiều sâu ảnh hưởng của nền đất khi cọc chịu lực ngang được lấy như sau lah = 2(d + 1) = 2(1 + 1) = 4 => K = 50 T/m4 (vì thuộc lớp đất bùn sét, trạng thái chảy B > 1) bc - Chiều rộng qui ước cọc, được xác định như sau - Khi d 0.8 thì bc = d + 1m - Khi d < 0.8 thì bc = 1.5d + 0.5m Suy ra: d = 1m => bc = 1 + 1 = 2 m Eb - Môđun đàn hồi ban đầu của bê tông cọc Eb = 32.5x103 MPa I - Mômen quán tính tiết diện ngang cọc Áp dụng tính toán Chiều sâu tính đổi của cọc trong đất Le = abd .L = 0.228x44.25= 10.09m Suy ra: A0 = 2.441, B0 = 1.621, C0 = 1.751 Suy ra: kNm kNm Chuyển vị ngang đầu cọc xác định như sau Dnx = y0x = = 3.689x12.9x10-4 – 19.15x1.96x10-4 = 10x10-4m = 1mm < 1cm Dny = y0y = = 4.689x12.9x10-4 – 15.06x1.96x10-4 = 30.9x10-4m = 3.09mm < 1cm Vậy thỏa mãn điều kiện chuyển vị ngang đầu cọc Do cọc ngàm vào đài cho nên góc xoay đầu cọc y = 0 9.13.8. Xác định áp lực tính toán, mômen uốn, lực cắt và lực dọc trong tiết diện cọc Áp lực tính toán sz, mômen uốn Mz, lực cắt Qz và lực dọc Nz trong tiết diện cọc được tính theo các công thức sau Nz = N Trong đó: Các hệ số A1, B1, C1, D1; A3, B3, C3, D3; A4, B4, C4, D4 tra theo bảng G4 phụ lục G TCXD 205: 1998 ze - Chiều sâu tính đổi: ze = abd.z z - Chiều sâu thực tế vị trí tiết diện cọc trong đất tính từ đáy đài đến mũi cọc (m) Bảng 9.10 Mômen Mx và lực cắt Qy tại các tiết diện theo chiều dài cọc z (m) ze (m) A3 B3 C3 D3 Mx (kNm) A4 B4 C4 D4 Qy (kN) 0.0 0.0 0.000 0.000 1.000 0.000 -150.60 0.000 0.000 0.000 1.000 46.89 0.4 0.1 0.000 0.000 1.000 0.100 -130.03 -0.005 0.000 0.000 1.000 46.80 0.8 0.2 -0.001 0.000 1.000 0.200 -109.55 -0.020 -0.003 0.000 1.000 46.51 1.2 0.3 -0.005 -0.001 1.000 0.300 -89.32 -0.045 -0.009 -0.001 1.000 46.07 1.6 0.4 -0.011 -0.002 1.000 0.400 -69.25 -0.080 -0.021 -0.003 1.000 45.48 2.0 0.5 -0.021 -0.005 0.999 0.500 -49.36 -0.125 -0.042 -0.008 0.999 44.76 2.4 0.6 -0.036 -0.011 0.998 0.600 -29.88 -0.180 -0.072 -0.016 0.997 43.90 2.8 0.7 -0.057 -0.020 0.996 0.699 -10.96 -0.245 -0.114 -0.030 0.994 43.01 3.2 0.8 -0.085 -0.034 0.992 0.799 7.89 -0.320 -0.171 -0.051 0.989 42.09 3.6 0.9 -0.121 -0.055 0.985 0.897 26.12 -0.404 -0.243 -0.082 0.980 41.14 4.0 1.0 -0.167 -0.083 0.975 0.994 43.76 -0.499 -0.333 -0.125 0.967 40.22 4.5 1.1 -0.222 -0.122 0.960 1.090 58.42 -0.603 -0.443 -0.183 0.946 39.26 4.9 1.2 -0.287 -0.173 0.938 1.183 69.36 -0.716 -0.575 -0.259 0.917 38.38 5.3 1.3 -0.365 -0.238 0.907 1.273 78.63 -0.838 -0.730 -0.356 0.876 37.48 5.7 1.4 -0.455 -0.319 0.866 1.358 84.63 -0.967 -0.910 -0.479 0.821 35.42 6.1 1.5 -0.559 -0.420 0.811 1.437 91.32 -1.105 -1.116 -0.630 0.747 33.25 6.5 1.6 -0.676 -0.543 0.739 1.507 99.63 -1.248 -1.350 -0.815 0.652 30.95 6.9 1.7 -0.808 -0.691 0.646 1.566 103.96 -1.396 -1.643 -1.036 0.529 28.63 7.3 1.8 -0.956 -0.867 0.530 1.612 109.75 -1.547 -1.906 -1.299 0.374 25.89 7.7 1.9 -1.118 -1.074 0.385 1.640 112.21 -1.699 -2.227 -1.608 0.181 23.12 8.1 2.0 -1.295 -1.314 0.207 1.646 113.56 -1.848 -2.578 -1.966 -0.057 19.63 8.5 2.1 -1.487 -1.950 -0.010 1.627 112.98 -1.992 -2.956 -2.379 -0.345 16.32 8.9 2.2 -1.693 -1.906 -0.271 1.575 105.32 -2.125 -3.360 -2.849 -0.692 12.65 9.3 2.3 -1.912 -2.263 -0.582 1.486 100.20 -2.243 -3.785 -3.379 -1.104 9.42 9.7 2.4 -2.141 -2.663 -0.949 1.352 92.63 -2.339 -4.228 -3.973 -1.592 5.78 10.1 2.5 -2.379 -3.109 -1.379 1.165 81.26 -2.407 -4.683 -4.632 -2.161 2.17 10.5 2.6 -2.621 -3.600 -1.877 0.917 73.59 -2.437 -5.140 -5.355 -2.821 -1.36 10.9 2.7 -2.865 -4.137 -2.452 0.598 65.42 -2.420 -5.581 -6.143 -3.580 -5.64 11.3 2.8 -3.103 -4.718 -3.108 0.197 55.62 -2.346 -6.023 -6.990 -4.445 -8.69 11.7 2.9 -3.331 -5.340 -3.852 -0.295 49.36 -2.200 -6.420 -7.892 -5.423 -12.45 12.1 3.0 -3.540 -6.000 -4.688 -0.891 43.25 -1.969 -6.765 -8.840 -6.520 -16.98 12.6 3.1 -3.722 -6.690 -5.621 -1.603 35.87 -1.638 -7.034 -9.822 -7.739 -20.45 13.0 3.2 -3.864 -7.403 -6.653 -2.443 29.64 -1.187 7.204 -10.822 -9.082 -22.78 13.4 3.3 -3.955 -8.127 -7.785 -3.424 21.36 -0.599 -7.243 -11.819 -10.549 -23.45 13.8 3.4 -3.979 -8.847 -9.016 -4.557 15.87 0.147 -7.118 -12.787 -12.133 -21.79 14.2 3.5 -3.919 -9.544 -10.340 -5.854 12.36 1.074 -6.789 -13.692 -13.826 -19.54 14.6 3.6 -3.757 -10.196 -11.751 -7.325 8.92 2.205 -6.212 -14.496 -15.613 -16.78 15.0 3.7 -3.471 -10.776 -13.235 -8.979 4.63 3.563 -5.338 -15.151 -17.472 -11.91 15.4 3.8 -3.036 -11.252 -14.774 -10.821 2.97 5.173 -4.111 -15.601 -19.374 -7.68 15.8 3.9 -2.427 -11.585 -16.346 -12.854 2.56 7.059 -2.473 -15.779 -21.279 -4.82 16.2 4.0 -1.614 -11.731 -17.919 -15.075 1.19 9.244 -0.358 -15.610 -23.140 -2.15 Biểu đồ mômen cọc Mx Biểu đồ lực cắt Qy Bảng 9.10 Mômen My và lực cắt Qx tại các tiết diện theo chiều dài cọc z (m) ze (m) A3 B3 C3 D3 My (kNm) A4 B4 C4 D4 Qx (kN) 0.0 0.0 0.000 0.000 1.000 0.000 -191.50 0.000 0.000 0.000 1.000 36.89 0.4 0.1 0.000 0.000 1.000 0.100 -165.18 -0.005 0.000 0.000 1.000 36.60 0.8 0.2 -0.001 0.000 1.000 0.200 -139.12 -0.020 -0.003 0.000 1.000 35.72 1.2 0.3 -0.005 -0.001 1.000 0.300 -113.83 -0.045 -0.009 -0.001 1.000 34.31 1.6 0.4 -0.011 -0.002 1.000 0.400 -89.05 -0.080 -0.021 -0.003 1.000 32.36 2.0 0.5 -0.021 -0.005 0.999 0.500 -65.10 -0.125 -0.042 -0.008 0.999 29.91 2.4 0.6 -0.036 -0.011 0.998 0.600 -42.43 -0.180 -0.072 -0.016 0.997 26.98 2.8 0.7 -0.057 -0.020 0.996 0.699 -21.37 -0.245 -0.114 -0.030 0.994 23.69 3.2 0.8 -0.085 -0.034 0.992 0.799 -1.45 -0.320 -0.171 -0.051 0.989 20.05 3.6 0.9 -0.121 -0.055 0.985 0.897 16.47 -0.404 -0.243 -0.082 0.980 16.17 4.0 1.0 -0.167 -0.083 0.975 0.994 35.62 -0.499 -0.333 -0.125 0.967 12.03 4.5 1.1 -0.222 -0.122 0.960 1.090 53.42 -0.603 -0.443 -0.183 0.946 7.72 4.9 1.2 -0.287 -0.173 0.938 1.183 61.78 -0.716 -0.575 -0.259 0.917 3.38 5.3 1.3 -0.365 -0.238 0.907 1.273 84.16 -0.838 -0.730 -0.356 0.876 -1.02 5.7 1.4 -0.455 -0.319 0.866 1.358 102.51 -0.967 -0.910 -0.479 0.821 -5.20 6.1 1.5 -0.559 -0.420 0.811 1.437 120.17 -1.105 -1.116 -0.630 0.747 -9.38 6.5 1.6 -0.676 -0.543 0.739 1.507 132.72 -1.248 -1.350 -0.815 0.652 -13.15 6.9 1.7 -0.808 -0.691 0.646 1.566 144.92 -1.396 -1.643 -1.036 0.529 -16.67 7.3 1.8 -0.956 -0.867 0.530 1.612 152.46 -1.547 -1.906 -1.299 0.374 -19.71 7.7 1.9 -1.118 -1.074 0.385 1.640 162.42 -1.699 -2.227 -1.608 0.181 -22.21 8.1 2.0 -1.295 -1.314 0.207 1.646 169.20 -1.848 -2.578 -1.966 -0.057 -24.04 8.5 2.1 -1.487 -1.950 -0.010 1.627 173.14 -1.992 -2.956 -2.379 -0.345 -26.42 8.9 2.2 -1.693 -1.906 -0.271 1.575 175.01 -2.125 -3.360 -2.849 -0.692 -27.18 9.3 2.3 -1.912 -2.263 -0.582 1.486 168.71 -2.243 -3.785 -3.379 -1.104 -27.82 9.7 2.4 -2.141 -2.663 -0.949 1.352 162.40 -2.339 -4.228 -3.973 -1.592 -26.98 10.1 2.5 -2.379 -3.109 -1.379 1.165 149.87 -2.407 -4.683 -4.632 -2.161 -26.12 10.5 2.6 -2.621 -3.600 -1.877 0.917 134.82 -2.437 -5.140 -5.355 -2.821 -24.75 10.9 2.7 -2.865 -4.137 -2.452 0.598 124.65 -2.420 -5.581 -6.143 -3.580 -23.14 11.3 2.8 -3.103 -4.718 -3.108 0.197 115.97 -2.346 -6.023 -6.990 -4.445 -21.52 11.7 2.9 -3.331 -5.340 -3.852 -0.295 102.39 -2.200 -6.420 -7.892 -5.423 -19.82 12.1 3.0 -3.540 -6.000 -4.688 -0.891 91.76 -1.969 -6.765 -8.840 -6.520 -17.76 12.6 3.1 -3.722 -6.690 -5.621 -1.603 82.14 -1.638 -7.034 -9.822 -7.739 -15.47 13.0 3.2 -3.864 -7.403 -6.653 -2.443 76.21 -1.187 7.204 -10.822 -9.082 -12.85 13.4 3.3 -3.955 -8.127 -7.785 -3.424 62.14 -0.599 -7.243 -11.819 -10.549 -10.87 13.8 3.4 -3.979 -8.847 -9.016 -4.557 52.79 0.147 -7.118 -12.787 -12.133 -8.26 14.2 3.5 -3.919 -9.544 -10.340 -5.854 42.16 1.074 -6.789 -13.692 -13.826 -5.99 14.6 3.6 -3.757 -10.196 -11.751 -7.325 37.95 2.205 -6.212 -14.496 -15.613 -4.63 15.0 3.7 -3.471 -10.776 -13.235 -8.979 22.86 3.563 -5.338 -15.151 -17.472 -3.45 15.4 3.8 -3.036 -11.252 -14.774 -10.821 14.73 5.173 -4.111 -15.601 -19.374 -2.97 15.8 3.9 -2.427 -11.585 -16.346 -12.854 7.92 7.059 -2.473 -15.779 -21.279 -1.92 16.2 4.0 -1.614 -11.731 -17.919 -15.075 4.25 9.244 -0.358 -15.610 -23.140 -1.21 Biểu đồ mômen cọc My Biểu đồ lực cắt Qx 9.13.9. Kiểm tra độ ổn định đất nền quanh cọc khi chịu áp lực ngang Điều kiện không phá hỏng đất nền quanh cọc khi chịu áp lực ngang sz - Áp lực tính toán tại độ sâu z Vì Le = 10.09m > 2.5 ta kiểm tra điều kiện tại vị trí z = 0.85/abd = 0.85/0.228 = 3.73 m ze = z.abd = 3.73x0.228 = 0.85 m Các giá trị A1, B1, C1, D1 được tra theo bảng G3 phụ lục G TCXD 205: 1998 với ze = 0.85 => A1 = 0.996, B1 = 0.849, C1 = 0.3625, D1 = 0.103 Ta có K = 50 T/m4, abd = 0.228, y0 = 3.09x10-3m, Eb = 32.5x103 MPa M0 = -191.5 kNm, H0 = 46.89 kN, I = 0.049 m4 Suy ra: sz = 4.19 kN/m2 sgh - Áp lực tới hạn tại độ sâu z = 3.73 m Trong đó: h1 = 1 h1 - Hệ số kể đến phần tải trọng thường xuyên trong tổng tải trọng, tính theo công thức Với M0tc = 92143.75 kNm => h2 = 0.57 x = 0.6 đối với cọc khoan nhồi Đầu cọc nằm trong lớp thứ 6 nên có các tính chất cơ lý sau gI = 2.05 T/m3 CI = 0.561 daN/cm2 jI = 17.6o Suy ra = 87.6 kN/m2 sz = 4.19 kN/m2< sgh = 87.6 kN/m2 Vậy đất nền không bị phá hoại khi chịu tải trọng ngang 9.14. Tính toán cho cọc khoan nhồi Do cọc chủ yếu chịu nén cho nên cốt thép trong cọc được tính theo cấu tạo Theo TCXD 205: 1998 và sách Nền Móng Nhà Cao Tầng của GS, TSKH. Nguyễn Văn Quảng NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật Tiết diện cọc Acọc = 0.785 m2 > 0.5 m2 cho nên hàm lượng cốt thép chọn 0.4% , đường kính cốt thép 12mm Vậy diện tích cốt thép trong cọc là: As = 0.4%x7850 = 31.4 cm2 Chọn 14f18 (As = 35.62 cm2, m = 0.54% ) Cốt đai f8 bước đai 250 9.14.1. Kiểm tra khả năng chịu lực của cọc theo vật liệu (theo mục 4 TCXD 195: 1997) Sức chịu tải của cọc theo vật liệu được tính theo công thức PVL = RuA + RanAs Trong đó Ru - Cường độ tính toán bê tông cọc nhồi, xác định như sau: Đối với cọc đổ bê tông dưới nước và trong dung dịch Bentonite lấy Ru = R/4.5 và Ru < 60 daN/cm2 > 60 daN/cm2 Vậy lấy Ru = 60 daN/cm2 A - Diện tích tiết diện cọc As - Diện tích cốt thép dọc Ran - Cường độ tính toán của cốt thép, đường kính < 28mm, nên lấy Ran = Rc/1.5 và không lớn hơn 2200 daN/cm2 Rc - Giới hạn chảy của cốt thép, thép CII giới hạn chảy Rc = 3000 daN/cm2 => Ran = daN/cm2 < 2200 daN/cm2 PVL = 60x7850 + 2000x35.62 = 542240 daN = 5422.4 kN Kiểm tra điều kiện Pttmax + Pc = 4557.43 < PVL = 5422.4 kN Vậy vật liệu làm cọc đủ khả năng chịu tải 9.15. Tính toán đài cọc 9.15.1. Kiểm tra chọc thủng đài cọc Kích thước đài cọc đã được xác định ở phần trên hđài = 3m Chiều cao đài cọc phải thỏa mãn điều kiện không bị chọc thủng, thông thường góc nghiêng của tháp chọc thủng là 45o . Tuy nhiên theo sách Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép (phần cấu kiện nhà cửa) của Ngô Thế Phong, Lý Trần Cường, Trịnh Kim Đạm, Nguyễn Lê Ninh NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật Hà Nội 2004 góc nghiêng của tháp chọc thủng trong đài cọc có thể khác 45o. Đài cọc có thể bị chọc thủng như trường hợp sau Hình 9.11 Sơ đồ xác định tháp chọc thủng đài bè Kiểm tra chọc thủng theo công thức sau = VP Trong đó: P - Lực chọn thủng bằng tổng phản lực của các cọc nằm ngoài phạm vi đáy tháp chọc thủng P = ∑Pttmax = 36x3984.43 = 143439.48 kN bc, hc - Kích thước tiết cột bc = hc = 8m h0 - Chiều cao có ích của đài móng, h0 = 2.85m C1, C2 - Khoảng cách trên mặt bằng từ mép cột đến mép đáy tháp chọc thủng C1 = C2 =3000mm Rk - Cường độ chịu kéo tính toán của bê tông, Rk = 1.2 MPa a1, a2 - Hệ số tính theo công thức Suy ra: VP = = 155746.8 kN Vậy P = ∑Pttmax =143439.48 kN < VP = 155746.8 kN Vậy với chiều cao đài 3m đài móng thỏa mãn điều kiện không chọc thủng 9.15.2. Tính toán cốt thép cho đài cọc Sơ đồ tính của đài cọc là dầm console có mặt ngàm tại tiết diện mép vách cứng và tải trọng tác dụng là tổng phản lực của các cọc nằm ngoài mép vách cứng, sơ đồ tính thép cho đài cọc bè như hình sau. Hình 9.12 Sơ đồ tính cốt thép đài bè Chiều cao đài cọc hđài = 3 m => h0 = 300 – 15 = 285 cm, h’0 = h0 – 5 = 280 cm Sử dụng cốt thép CII có Rs = 280 MPa Mômen tại tiết diện ngàm MI = MII = 89649.67 kNm Diện tích cốt thép trong đài cọc theo mỗi phương cm2 Chọn 16032 (As = 1286.72 cm2) để bố trí thép cho mỗi phương Chiều dài mỗi thanh thép L = 17 – 2x0.05 = 16.9 m Khoảng cách bố trí các thanh thép mm Thép đỉnh đài bố trí 16s200 theo mỗi phương Thép trung gian bố trí 14s300 theo mỗi phương bố trí 3 lớp trung gian Chi tiết bố trí thép cho cọc và đài cọc của móng đài bè khu thang máy và thang bộ được thể hiện trên bản vẽ NM 02/02 9.16. Kết luận Các kết quả tính toán đều thỏa mãn các điều kiện kiểm tra và các yêu cầu cấu tạo. Vậy các giả thiết tính toán và các kích thước cọc và đài cọc chọn ban đầu là hợp lý