Tài liệu Tính toán kiến trúc móng cọc khoan nhồi: Chương 8
TÍNH TOÁN MÓNG CỌC KHOAN NHỒI
8.1. 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. 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.
Cọc khoan nhồi là cọc đổ tại chỗ , được thiết kế cho các công trình cầu đường , thuỷ lợi , dân dụng và công nghiệp . Đối với việc xây dựng nhà cao tầng ở thành phố Hồ Chí Minh 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 … 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 ...
49 trang |
Chia sẻ: hunglv | Lượt xem: 1501 | Lượt tải: 4
Bạn đang xem trước 20 trang mẫu tài liệu Tính toán kiến trúc móng cọc khoan nhồi, để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Chương 8
TÍNH TOÁN MÓNG CỌC KHOAN NHỒI
8.1. 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. 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.
Cọc khoan nhồi là cọc đổ tại chỗ , được thiết kế cho các công trình cầu đường , thuỷ lợi , dân dụng và công nghiệp . Đối với việc xây dựng nhà cao tầng ở thành phố Hồ Chí Minh 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 … 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 với các công trình xung quanh , thích hợp với việc xây chen ở các đô thị lớn , khắc phục 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
- Có khả năng thi công cọc qua các lớp đất cứng nằm xen kẽ 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 dể 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 .
8.2. Thiết kế móng cọc khoan nhồi đài đơn
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
8.3. 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 = 0.8 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 8.1 Trụ địa chất tính toán và các kích thước sơ bộ của móng cọc khoan nhồi.
8.4. Xác định sức chịu tải của cọc theo các đặc trưng đất nền
8.4.1. 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 8.2 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 8.2 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)
0.502
u (m)
2.512
Qtc ( kN )
4689.4
QAa ( kN )
3349.6
84.2. 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 8.3 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
264.4
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
1897.2
3. Sét, xám xanh đentrạng thái dẻo cứngB = 0.44
9.1
41.6
2.63
17.43
67.6
0.95
44.56
1018.6
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
243.6
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
480.4
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
1119.5
∑Qsi
5023.7
- Tính toán sức chịu tải cực hạn do sức chống dưới mũi cọc
Trong đó:
- Ap – Diện tích tiết diện mũi cọc, Ap = 0.502
- g – Dung trọng đất nền dưới mũi cọc, g = gđn = 20.5 – 10 = 10.5 kN/m3
- d – Đường kính cọc, d = 0.8 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 = 0.502(63x15.134 + 381.2x5.81 + 10.5x0.8x3.8) = 1554 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(, ) = min (3349.6 ; 3029.85) kN = 3029.85 kN
A. TÍNH MÓNG M1-B
8.5. 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 8.1 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:
8.6. Xác định số lượng cọc và sơ đồ bố trí cọc trong đài
8.6.1. 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 = 3029.85 kN
k - Hệ số kể đến ảnh hưởng của mômen, lấy k = 1.5
Chọn nc = 4 cọc
8.6.2. Sơ đồ bố trí cọc trong đài
Hình 8.3 Sơ đồ bố trí cọc trong đài mong 1-B
Diện tích thực tế của đài móng
Ađ = 4x4 = 16 m2
8.7. 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 = 2132.01 + 637.79 = 2769.8 kN < 3029.85 kN
=> Cọc đủ khả năng chịu lực
= 2020.26 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
8.8. Xác định độ lún cho móng cọc khoan nhồi đài đơn
(theo trạng thái giới hạn II)
8.8.1. 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 = 3.2 + 2x46.2xtg2.5o = 7.23 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 = 7.23x7.23 = 52.27 m2
Hình 8.4 Kích thước móng khối quy ước
8.8.2. 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 = 7.23x7.23x3.8x9.92 = 1970.47 kN
Gđất - Trọng lượng các lớp đất từ đáy đài đến mũi cọc ( có xét đến đẩy nổi )
Gđất = (A.B - ∑Acọc) hi.giII
= (7.23x7.23 – 4x0.502)x(12.1x4.87+10.6x9.5+9.1x7.53+3.4x10.88+4.7x11.2+6.3x10.55)
= 19314.14 kN
Gcọc - Trọng lượng cọc
Gcọc = nc.Acọc.Lgđn = 4x0.502x46.2x15 = 1391.54 kN
Vậy: N0 = 6837.04 + 1970.47 + 19314.14 + 1391.54 = 29513.19 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
8.8.3. 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
8.8.4. 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 = 7.23 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
=>
= 1865.7 kN/m2
Kiểm tra điều kiện:
kN/m2 < 1.2RM = 1.2x1865.7= 2238.84 kN/m2
kN/m2 < RM = 1865.7 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.
8.8.5. 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 = 7.23/5 = 1.446 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
Bảng 8.4 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
165.1
399.50
79.90
1.62
203
0.956
1
1.5
0.39
0.960
158.5
415.25
83.05
1.45
203
0.859
2
3
0.79
0.804
132.08
431.00
86.20
1.17
203
0.690
3
4.5
1.18
0.614
101.37
446.75
89.35
0.89
203
0.525
4
6
1.57
0.461
76.11
462.20
92.44
3.030
Hình 7.5 Sơ đồ xác định sbt và sgl cho móng cọc đài đơn
8.9. 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
8.9.1. 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(0.8 + 1) = 3.6
=> 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 = 0.8m => bc = 0.8 + 1 = 1.8m
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 = 0.268x46.2 = 12.382m
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 =
= 0.853x7.99x10-4 – 3.2x3.47x10-4 = -4.29x10-4m = -0.0429cm < 1cm
Dny = y0y =
= 1.522x7.99x10-4 – 5.708x3.47x10-4 = -7.65x10-4m = -0.0765cm < 1cm
Vậy thỏa mãn điều kiện chuyển vị ngang đầu cọc
Do cọc ngàm vào đài cho nên góc xoay đầu cọc y = 0
8.9.2. 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 8.5 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
-29.60
0.000
0.000
0.000
1.000
15.22
0.4
0.1
0.000
0.000
1.000
0.100
-26.42
-0.005
0.000
0.000
1.000
15.14
0.8
0.2
-0.001
0.000
1.000
0.200
-23.21
-0.020
-0.003
0.000
1.000
14.92
1.2
0.3
-0.005
-0.001
1.000
0.300
-19.95
-0.045
-0.009
-0.001
1.000
14.55
1.6
0.4
-0.011
-0.002
1.000
0.400
-16.65
-0.080
-0.021
-0.003
1.000
14.05
2.0
0.5
-0.021
-0.005
0.999
0.500
-13.24
-0.125
-0.042
-0.008
0.999
13.42
2.4
0.6
-0.036
-0.011
0.998
0.600
-9.72
-0.180
-0.072
-0.016
0.997
12.67
2.8
0.7
-0.057
-0.020
0.996
0.699
-6.09
-0.245
-0.114
-0.030
0.994
11.83
3.2
0.8
-0.085
-0.034
0.992
0.799
-4.49
-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
Biểu đồ mômen cọc Mx Biểu đồ lực cắt Qy
Bảng 8.6 Mômen My, 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
-52.81
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
8.9.3 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 = 0.85/0.268 = 3.17 m
ze = z.abd = 3.17x0.268 = 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 = 0.268, y0 = -0.765x10-3m, Eb = 32.5x103 MPa
M0 = -29.6 kNm, H0 = 15.22 kN, I = 0.02 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
8.10. 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 = 0.0.502 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
8.11. 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 = 60x5020 + 2000x29.46 = 360120 daN = 3601.2 kN
Kiểm tra điều kiện
Pttmax + Pc = 2769.8 < PVL = 3601.2 kN
Vậy vật liệu làm cọc đủ khả năng chịu tải
8.12. Tính toán đài cọc
8.12.1. 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 = 4x2132.01= 8528.04 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 =500mm
Rk - Cường độ chịu kéo tính toán của bê tông, Rk = 1.2 MPa
Hình 8.6 Mô hình tháp chọc thủng
a1, a2 - Hệ số tính theo công thức
VP = = 38563.2 kN
Suy ra P = 8528.04kN < VP = 38563.2 kN
Vậy thỏa mãn điều kiện đài không bị chọc thủng bởi cột
8.12.2. 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 AII có Rs = 280 MPa
Mômen ở tiết diện ngàm
Mmax = 2P.0.95 = 2x2132.01x0.95 = 4050.82kNm
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
Hình 8.7 Sơ đồ tính thép cho đài móng
B. TÍNH MÓNG M3-B
8.13. 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 8.1 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
13278.75
-4.384
44.987
-37.96
33.7
Trị tiêu chuẩn
11546.74
-3.81
39.12
-33.01
29.30
Trong đó:
8.14. Xác định số lượng cọc và sơ đồ bố trí cọc trong đài
8.14.1. 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 = 13278.75 kN
f0 - Sức chịu tải của cọc
f0 = Qa = 3029.85 kN
k - Hệ số kể đến ảnh hưởng của mômen, lấy k = 1.5
Chọn nc = 9 cọc
8.14.2. Sơ đồ bố trí cọc trong đài
Hình 8.3 Sơ đồ bố trí cọc trong đài móngoM2(3-B)
Diện tích thực tế của đài móng
Ađ = 6.4x6.4 = 40.96 m2
8.15. 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 = 13278.75 + 1.1x20.25x2x9.92 = 13720.686 kN
Mox - Mômen xoay quanh trục ox tại đáy đài
Mox = Mx + Qxh = 4.384 + 37.96x2 = 80.304 kNm
Moy - Mômen xoay quanh trục oy tại đáy đài
Moy = My + Qyh = 44.987 + 33.7x2 = 112.387 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 = 1537.9 + 637.79 = 2175.69 kN < 3029.85 kN
=> Cọc đủ khả năng chịu lực
= 1511.14 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
8.16. Xác định độ lún cho móng cọc khoan nhồi đài đơn
(theo trạng thái giới hạn II)
8.16.1. 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 = 5.6 + 2x46.2xtg2.5o = 9.63 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 = 9.63x9.63= 92.74 m2
Hình 8.4 Kích thước móng khối quy ước
8.16.2. 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 = 11546.74 kN
Gđài - Trọng lượng đài và đất ở trên mặt đài
Gđài = A.B.h.gtb = 9.63x9.63x3.8x9.92 = 2624.58 kN
Gđất - Trọng lượng các lớp đất từ đáy đài đến mũi cọc ( có xét đến đẩy nổi )
Gđất = (A.B - ∑Acọc) hi.giII
= (9.63x9.63– 6x0.502)x(12.1x4.87+10.6x9.5+9.1x7.53+3.4x10.88+4.7x11.2+6.3x10.55)
= 15595.8 kN
Gcọc - Trọng lượng cọc
Gcọc = nc.Acọc.Lgđn = 9x0.502x46.2x15 = 2087.32 kN
Vậy: N0 = 11546.74 + 2624.58 + 25595.8 + 2087.32 = 41854.44 kN
- Mômen
Mômen tiêu chuẩn tại tâm đáy móng khối quy ước
M0 = Mtc + Qtc(L + hđài)
Mox = 3.812 + 33.01(46.2 + 2) = 1594.89 kNm
Moy = 39.12 + 29.3(46.2 + 2) = 1451.38 kNm
8.16.3. 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
8.16.4. 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 = 723 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
=>
= 1865.7 kN/m2
Kiểm tra điều kiện:
kN/m2 < 1.2RM = 1.2x1865.7= 2238.84 kN/m2
kN/m2 < RM = 1865.7 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.
8.16.5. 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 = 9.63/5 = 1.446 m, chọn hi = 1.5 m
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 = 1.5 m
- 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
Bảng7.4 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
201.65
399.50
79.90
1.99
203
1.175
1
1.5
0.39
0.972
196.00
415.25
83.05
1.83
203
1.084
2
3
0.79
0.847
170.80
431.00
86.20
1.54
203
0.913
3
4.5
1.18
0.684
137.93
446.75
89.35
1.23
203
0.727
4
6
1.57
0.535
107.88
462.5
92.50
0.96
203
0.566
5
7.5
1.97
0.415
83.68
478.25
95.65
4.465
Hình 7.5 Sơ đồ xác định sbt và sgl cho móng cọc đài đơn
8.17. 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
8.17.1. 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(0.8 + 1) = 3.6
=> 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 = 0.8 + 1 = 1.8m
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 = 0.268x46.2 = 12.38m
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 =
= 0.633x19.5x10-4 – 2.197x3.47x10-4 = 4.72x10-4m = 0.0472cm < 1cm
Dny = y0y =
= 0.562x19.5x10-4 – 1.95x3.47x10-4 = 4.19x10-4m = 0.0419cm < 1cm
Vậy thỏa mãn điều kiện chuyển vị ngang đầu cọc
Do cọc ngàm vào đài cho nên góc xoay đầu cọc y = 0
8.17.2. 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 8.5 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
-23.74
0.000
0.000
0.000
1.000
5.62
0.4
0.1
0.000
0.000
1.000
0.100
-21.38
-0.005
0.000
0.000
1.000
5.59
0.8
0.2
-0.001
0.000
1.000
0.200
-19.04
-0.020
-0.003
0.000
1.000
5.50
1.2
0.3
-0.005
-0.001
1.000
0.300
-16.75
-0.045
-0.009
-0.001
1.000
5.36
1.6
0.4
-0.011
-0.002
1.000
0.400
-14.50
-0.080
-0.021
-0.003
1.000
5.16
2.0
0.5
-0.021
-0.005
0.999
0.500
-12.31
-0.125
-0.042
-0.008
0.999
4.91
2.4
0.6
-0.036
-0.011
0.998
0.600
-10.21
-0.180
-0.072
-0.016
0.997
4.62
2.8
0.7
-0.057
-0.020
0.996
0.699
-8.23
-0.245
-0.114
-0.030
0.994
4.30
3.2
0.8
-0.085
-0.034
0.992
0.799
-6.31
-0.320
-0.171
-0.051
0.989
3.94
3.6
0.9
-0.121
-0.055
0.985
0.897
-4.52
-0.404
-0.243
-0.082
0.980
3.57
4.0
1.0
-0.167
-0.083
0.975
0.994
-2.87
-0.499
-0.333
-0.125
0.967
3.18
4.5
1.1
-0.222
-0.122
0.960
1.090
-1.30
-0.603
-0.443
-0.183
0.946
2.78
4.9
1.2
-0.287
-0.173
0.938
1.183
0.17
-0.716
-0.575
-0.259
0.917
2.39
5.3
1.3
-0.365
-0.238
0.907
1.273
1.53
-0.838
-0.730
-0.356
0.876
1.99
5.7
1.4
-0.455
-0.319
0.866
1.358
2.79
-0.967
-0.910
-0.479
0.821
1.63
6.1
1.5
-0.559
-0.420
0.811
1.437
3.96
-1.105
-1.116
-0.630
0.747
1.28
6.5
1.6
-0.676
-0.543
0.739
1.507
5.08
-1.248
-1.350
-0.815
0.652
0.97
6.9
1.7
-0.808
-0.691
0.646
1.566
6.15
-1.396
-1.643
-1.036
0.529
0.69
7.3
1.8
-0.956
-0.867
0.530
1.612
7.15
-1.547
-1.906
-1.299
0.374
0.46
7.7
1.9
-1.118
-1.074
0.385
1.640
8.14
-1.699
-2.227
-1.608
0.181
0.27
8.1
2.0
-1.295
-1.314
0.207
1.646
7.99
-1.848
-2.578
-1.966
-0.057
0.14
8.5
2.1
-1.487
-1.950
-0.010
1.627
8.01
-1.992
-2.956
-2.379
-0.345
0.09
8.9
2.2
-1.693
-1.906
-0.271
1.575
7.85
-2.125
-3.360
-2.849
-0.692
0.10
9.3
2.3
-1.912
-2.263
-0.582
1.486
7.59
-2.243
-3.785
-3.379
-1.104
0.18
9.7
2.4
-2.141
-2.663
-0.949
1.352
7.23
-2.339
-4.228
-3.973
-1.592
0.35
10.1
2.5
-2.379
-3.109
-1.379
1.165
6.77
-2.407
-4.683
-4.632
-2.161
0.61
10.5
2.6
-2.621
-3.600
-1.877
0.917
6.25
-2.437
-5.140
-5.355
-2.821
0.96
10.9
2.7
-2.865
-4.137
-2.452
0.598
5.68
-2.420
-5.581
-6.143
-3.580
1.41
11.3
2.8
-3.103
-4.718
-3.108
0.197
5.06
-2.346
-6.023
-6.990
-4.445
1.96
11.7
2.9
-3.331
-5.340
-3.852
-0.295
4.44
-2.200
-6.420
-7.892
-5.423
2.63
12.1
3.0
-3.540
-6.000
-4.688
-0.891
3.80
-1.969
-6.765
-8.840
-6.520
3.41
12.6
3.1
-3.722
-6.690
-5.621
-1.603
3.13
-1.638
-7.034
-9.822
-7.739
4.29
13.0
3.2
-3.864
-7.403
-6.653
-2.443
2.51
-1.187
7.204
-10.822
-9.082
5.31
13.4
3.3
-3.955
-8.127
-7.785
-3.424
1.89
-0.599
-7.243
-11.819
-10.549
6.43
13.8
3.4
-3.979
-8.847
-9.016
-4.557
1.37
0.147
-7.118
-12.787
-12.133
7.67
14.2
3.5
-3.919
-9.544
-10.340
-5.854
0.91
1.074
-6.789
-13.692
-13.826
9.01
14.6
3.6
-3.757
-10.196
-11.751
-7.325
0.54
2.205
-6.212
-14.496
-15.613
10.46
15.0
3.7
-3.471
-10.776
-13.235
-8.979
0.24
3.563
-5.338
-15.151
-17.472
11.98
15.4
3.8
-3.036
-11.252
-14.774
-10.821
0.06
5.173
-4.111
-15.601
-19.374
13.57
15.8
3.9
-2.427
-11.585
-16.346
-12.854
0.01
7.059
-2.473
-15.779
-21.279
15.20
16.2
4.0
-1.614
-11.731
-17.919
-15.075
0.16
9.244
-0.358
-15.610
-23.140
16.83
Biểu đồ mômen cọc Mx Biểu đồ lực cắt Qy
Bảng 8.6 Mômen My, 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
-21.08
0.000
0.000
0.000
1.000
6.33
0.4
0.1
0.000
0.000
1.000
0.100
-18.80
-0.005
0.000
0.000
1.000
6.30
0.8
0.2
-0.001
0.000
1.000
0.200
-16.55
-0.020
-0.003
0.000
1.000
6.22
1.2
0.3
-0.005
-0.001
1.000
0.300
-14.36
-0.045
-0.009
-0.001
1.000
6.10
1.6
0.4
-0.011
-0.002
1.000
0.400
-12.22
-0.080
-0.021
-0.003
1.000
5.92
2.0
0.5
-0.021
-0.005
0.999
0.500
-10.13
-0.125
-0.042
-0.008
0.999
5.70
2.4
0.6
-0.036
-0.011
0.998
0.600
-8.16
-0.180
-0.072
-0.016
0.997
5.44
2.8
0.7
-0.057
-0.020
0.996
0.699
-6.32
-0.245
-0.114
-0.030
0.994
5.15
3.2
0.8
-0.085
-0.034
0.992
0.799
-4.56
-0.320
-0.171
-0.051
0.989
4.83
3.6
0.9
-0.121
-0.055
0.985
0.897
-2.96
-0.404
-0.243
-0.082
0.980
4.48
4.0
1.0
-0.167
-0.083
0.975
0.994
-1.53
-0.499
-0.333
-0.125
0.967
4.12
4.5
1.1
-0.222
-0.122
0.960
1.090
-0.21
-0.603
-0.443
-0.183
0.946
3.74
4.9
1.2
-0.287
-0.173
0.938
1.183
0.97
-0.716
-0.575
-0.259
0.917
3.35
5.3
1.3
-0.365
-0.238
0.907
1.273
1.99
-0.838
-0.730
-0.356
0.876
2.95
5.7
1.4
-0.455
-0.319
0.866
1.358
2.86
-0.967
-0.910
-0.479
0.821
2.55
6.1
1.5
-0.559
-0.420
0.811
1.437
3.58
-1.105
-1.116
-0.630
0.747
2.14
6.5
1.6
-0.676
-0.543
0.739
1.507
4.17
-1.248
-1.350
-0.815
0.652
1.74
6.9
1.7
-0.808
-0.691
0.646
1.566
4.63
-1.396
-1.643
-1.036
0.529
1.33
7.3
1.8
-0.956
-0.867
0.530
1.612
4.94
-1.547
-1.906
-1.299
0.374
0.91
7.7
1.9
-1.118
-1.074
0.385
1.640
5.15
-1.699
-2.227
-1.608
0.181
0.49
8.1
2.0
-1.295
-1.314
0.207
1.646
5.23
-1.848
-2.578
-1.966
-0.057
0.06
8.5
2.1
-1.487
-1.950
-0.010
1.627
5.25
-1.992
-2.956
-2.379
-0.345
-0.38
8.9
2.2
-1.693
-1.906
-0.271
1.575
5.13
-2.125
-3.360
-2.849
-0.692
-0.84
9.3
2.3
-1.912
-2.263
-0.582
1.486
4.95
-2.243
-3.785
-3.379
-1.104
-1.31
9.7
2.4
-2.141
-2.663
-0.949
1.352
4.72
-2.339
-4.228
-3.973
-1.592
-1.82
10.1
2.5
-2.379
-3.109
-1.379
1.165
4.41
-2.407
-4.683
-4.632
-2.161
-2.35
10.5
2.6
-2.621
-3.600
-1.877
0.917
4.06
-2.437
-5.140
-5.355
-2.821
-2.92
10.9
2.7
-2.865
-4.137
-2.452
0.598
3.67
-2.420
-5.581
-6.143
-3.580
-3.53
11.3
2.8
-3.103
-4.718
-3.108
0.197
3.26
-2.346
-6.023
-6.990
-4.445
-4.21
11.7
2.9
-3.331
-5.340
-3.852
-0.295
2.84
-2.200
-6.420
-7.892
-5.423
-4.92
12.1
3.0
-3.540
-6.000
-4.688
-0.891
2.41
-1.969
-6.765
-8.840
-6.520
-5.70
12.6
3.1
-3.722
-6.690
-5.621
-1.603
1.96
-1.638
-7.034
-9.822
-7.739
-6.55
13.0
3.2
-3.864
-7.403
-6.653
-2.443
1.55
-1.187
7.204
-10.822
-9.082
-7.45
13.4
3.3
-3.955
-8.127
-7.785
-3.424
1.13
-0.599
-7.243
-11.819
-10.549
-8.42
13.8
3.4
-3.979
-8.847
-9.016
-4.557
0.79
0.147
-7.118
-12.787
-12.133
-9.44
14.2
3.5
-3.919
-9.544
-10.340
-5.854
0.48
1.074
-6.789
-13.692
-13.826
-10.52
14.6
3.6
-3.757
-10.196
-11.751
-7.325
0.23
2.205
-6.212
-14.496
-15.613
-11.64
15.0
3.7
-3.471
-10.776
-13.235
-8.979
0.04
3.563
-5.338
-15.151
-17.472
-12.78
15.4
3.8
-3.036
-11.252
-14.774
-10.821
-0.08
5.173
-4.111
-15.601
-19.374
-13.92
15.8
3.9
-2.427
-11.585
-16.346
-12.854
-0.10
7.059
-2.473
-15.779
-21.279
-15.04
16.2
4.0
-1.614
-11.731
-17.919
-15.075
0.01
9.244
-0.358
-15.610
-23.140
-16.09
Biểu đồ mômen cọc My Biểu đồ lực cắt Qx
8.17.3 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 = 0.85/0.268 = 2.97 m
ze = z.abd = 2.97x0.268 = 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 = 0.268, y0 = 0.419x10-3m, Eb = 32.5x103 MPa
M0 = -21.97 kNm, H0 = 5.62 kN, I = 0.02 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 = 1451.38 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
8.18. 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 = 0.502 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
8.19. 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 = 60x5020 + 2000x29.46 = 360120 daN = 3601.2 kN
Kiểm tra điều kiện
Pttmax + Pc = 2947.43 < PVL = 3601.2 kN
Vậy vật liệu làm cọc đủ khả năng chịu tải
8.20. Tính toán đài cọc
8.20.1. 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 = 9x2309.64= 13857.84 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 = 1700mm, C2 =1700mm
Rk - Cường độ chịu kéo tính toán của bê tông, Rk = 1.2 MPa
a1, a2 - Hệ số tính theo công thức
Hình 8.6 Mô hình tháp chọc thủng
VP = = 33201.6 kN
Suy ra P = 13857.84 kN < VP = 33201.6 kN
Vậy thỏa mãn điều kiện đài không bị chọc thủng bởi cột
8.20.2. 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 AII có Rs = 280 MPa
Mômen ở tiết diện ngàm
Mmax = 2P.0.95 = 2x2309.64x0.95 = 4388.32 kNm
Diện tích cốt thép trong đài cọc theo mỗi phương được tính theo công thức
cm2
Chọn 30f 25 ( As = 147.3 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 f16a200 theo mỗi phương
Hình 8.7 Sơ đồ tính thép cho đài móng
Chi tiết bố trí thép cho cọc khoan nhồi và đài cọc M1và M2 cọc
được thể hiện trong bản vẽ NM :13,14/04
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- Chương 8.- MONG COC NHOI.doc