Tổng quan thiết kế móng khung trục 6

VI- THIẾT KẾ MÓNG KHUNG TRỤC 6: VI.1- TÍNH MÓNG D6: M2 Tải trọng toàn bộ công trình tác dụng xuống móng M1 được tổng hợp ở bảng sau: TẢI TRỌNG TRUYỀN XUỐNG MÓNG M2 Tải Cột NMax (T) MTư (T) QTư (T) Tiêu chuẩn 6D 199,5 13,71 1,7 Tính toán 6D 239,4 16,45 2,04 VI.1.1- Xác định sơ bộ kích thước đài cọc: - Ta chọn h=1,5m nên MĐTT = MTN - Tải tính toán: ptt= == 87,5 T/m2 p0tt=ptt-.h.1,1= 87,5 - 2 x1,5 x1,1= 84,2 T/m2 * Xác định sơ bộ kích thước đáy bệ: Fb= = = 2,84 m2 - Tính lại trọng lượng của bệ tính toán: Nbtt =1,1.Fb.h.= 1,1 x 2,84 x1,5 x 2= 9,4 T N0tt= Ntt + Nbtt= 239,4 + 9,4= 248,8 T VI.1.2- Xác định số lượng cọc: nctt= = = 3,5 - Khi xét đến ảnh hưởng của moment ta tăng số lượng cọc lên b lần: nctt.b= 3,5 x 1,4= 4,9 cọc Þ Chọn : 5 cọc. VI.1.3- Cấu tạo và tính toán đài cọc: - Chọn chiều dài cọc ngàm vào đài: h1= 10 cm - Chọn chiều cao sơ bộ của đài: hđ= 1 m - Kiểm tra điều kiện: P < Qa P== = 69,66 T < Qa= 70,9TÞ Thỏa. M0tt= Mtt + Qtt.h= 16,45 + 2,04 x 1,5= 19,51 Tm Pmax= + = + = 68,29 T Pmin= - = - = 59,1 T - Kiểm tra điều kiện: Pmax= 68,29T < Qa= 70,9 T (thoả) Pmin= 59,1T > 0 và Pmax= 68,29T < Pc= 90 T Ptb= = 63,69 T Vậy: Với chiều cao giả định hđ= 1m, thì đầu cọc nằm ngoài phạm vi chọc thủng nên không cần kiểm tra. - Tải tác dụng lên cọc nhỏ hơn sức chịu tải của cọc và Pmin > 0 nên không cần kiểm tra chống nhổ cho nên thiết kế như trên là thỏa. VI.1.4- Kiểm tra ổn định của nền nằm dưới khối móng quy ước và kiểm tra lún của móng: Độ lún của nền móng cọc được tính theo độ lùn của khối quy ước, trong đó: jtb= Trong đó: hi: chiều dày lớp đất thứ i mà cọc đi qua jHi: góc ma sát trong cảu lớp thứ i Ta có: Lớp 1: jII= 110 10; h= 8 m Lớp 2: jII= 130 10; h= 5 m Lớp 3: jII= 110 32; h= 6,5 m Lớp 4: jII= 290 10; h= 1.8 m jtctb== 13.480 a= = = 3.40, tga= tg3.40= 0,059 - Chiều dài của đáy móng khối quy ước: Lm= L + 2tg().Lc= 1,9 + 2 x 0,059 x 21,3= 4,4 m - Bề rộng móng khối quy ước: Bm=B + 2tg().Lc= 1,5 + 2 x 0,059 x 21,3= 4 m - Diện tích đáy móng khối quy ước: Fm= Lm x Bm= 4,4 x 4= 17,6 m2 - Xác định trọng lượng của khối móng quy ước: Qmqư= B1.L1.(h + Lc)gtb= 4 x 4,4 x (1,5 + 21,3) x 0,873 = 491 T 1. Áp lực tiêu chuẩn ở đáy móng khối quy ước Rm== Với Ktc= 1 (hệ số độ tin cậy tiến hành khoan khảo sát tại hiện trường) m1,m2: hệ số điều kiện làm việc của đất nền và dạng kết cấu công trình tác động qua lại với nền đất. m1= 1,2 (đất cát vừa và mịn) m2= 1,27 (đất cát vừa và mịn) hm= 21,3 m CII= 0,029 T/m2 gII: dung trọng đất bên dưới mũi cọc, lấy với gđn= 0,989 T/m3 : dung trọng trung bình của đất từ đáy móng khối quy ước trở lên = = 0,873 T/m3 Và j2= 29010/, Tra bảng (nội suy) tacó: A= 1,065, B= 5,26, D= 7,675 Þ Rm= = 172,05T/m2 - Ứng suất trung bình thực tế dưới đáy móng khối quy ước: Vậy: cho nên đất nền dưới đáy móng đủ sức chịu tải. - Ứng suất cực đại và cực tiểu dưới đáy móng khối quy ước: < >0, Vậy đất nền dưới khối móng quy ước ổn định 2. Tính lún theo phương pháp phân tầng cộng lún - Theo quy phạm Việt Nam, độ lún của móng cọc được tính với lớp đất dưới mũi cọc ( Lớp đất dưới đáy móng khối quy ước). - Theo TCXD 45-78 giới hạn chịu lún ở độ sâu tại đó có: - Dùng phương pháp cộng lún từng lớp: S= ; si= Tính lún dưới đáy móng khối quy ước: Lm= 4,4 m, Bm= 4 m. - Ứng suất bản thân đất tại mũi cọc: - Ứng suất gây lún tại tâm diện tích đáy móng khối quy ước: p0= = 39,23 - 18,61= 20,62 T/m2 - Tại giữa mỗi lớp đất ta sét các trị số: + jtb=: Áp lực bản thân + : Áp lực gây lún + - Trị số k0 tra bảng ứng với và tỷ số: = = 1,1 ( Z tính từ đáy mĩng khối quy ước ) - Chia nền đất dưới mũi cọc thành các lớp cĩ chiều dày: hi= 1 m - Chia nền thành các lớp dày 1m, lập bảng tính như sau: STT ĐỘ SÂU Z(m) k0 () () () 1 0 0 1 20,62 18,61 19,48 2 1 0,6 0,889 18,33 19,6 16,61 3 2 1,3 0,722 14,89 20,59 13,13 4 3 2 0,551 11,36 21,58 9,37 5 4 2,6 0,358 7,38 22,58 6,24 6 5 3,3 0,246 5,1 23,47 4,56 7 6 4 0,195 4 24,46 3,63 8 7 4,5 0,158 3,26 25,44 Tại độ sâu Z= 7m dưới đáy mĩng khối quy ước cĩ: Tính lún theo phương pháp cộng lún từng lớp Modul biến dạng của lớp đất 4 được thống kê trong sử lý địa chất E0= 214,7KG/cm2= 2147 T/m2 b= 0,8 Độ lún được tính bởi cơng thức: = Như vây: S= 3,06cm < [ Sgh ]= 8 cmÞ Thỏa yêu cầu biến dạng. VI.1.5 Tính đài cọc và bố trí thép cho đài 1- Kiểm tra điều kiện xuyên thủng Với chiều cao hđ= 1m thì đầu cọc nằm ngoài phạm vi chọc thủng, nên không cần kiểm tra. 2- Tính cốt thép - Tính momen phương cạnh dài: L= 2,2 m và L1= 575 m L2= 475 m PI= + = + = 68,29 T PII= - = - = 59,1 T MI= (PI + PII )LI= (62,29 + 59,1) x 0,58= 70,41 Tm Þ FaI= Chọn : 13f16 (Có Fa= 26,13 cm2) Bố trí f16, a= 160 - Tính moment theo phương cạnh ngắn B=1,5m MI= (PI + PII )LI= (62,29 + 59,1) x 0,48= 58,28 Tm Þ FaI= Chọn : 12f16 (Có Fa= 24,12 cm2 ) Bố trí f16, a= 150 VI.1.6 Tính toán cọc chịu tác dụng của tải ngang - Giả sử đầu cọc được ngàm vào đài do đĩ đầu cọc chỉ chuyển vị ngang, khơng cĩ chuyển vị xoay. - Momen quán tính tiết diện ngang của cọc: I= - Độ cứng tiết diện ngang của cọc Eb.I= = 1957 Tm2 - Chiều rộng quy ước bc: Theo TCXD 205-1998 + d ³ 0,8 m Þ bc = d + 1 + d £ 0,8 m Þ bc = 1,5d + 0,5= 1,5 x 0,3 + 0,5= 0,95 m - Hệ số tỷ lệ k trong cơng thức: Cz= k.z - Chiều dài ảnh hưởng: lah= 2(d + 1)= 2(0,3 + 1)= 2,6 m - Chiều dài ảnh hưởng nằm trong lớp đất thứ 1, là lớp đất sét pha trạng thái nửa cứng cho nên tra bảng ta được hệ số tỷ lệ là: k= 598 T/m4 - Hệ số biến dạng: 0,781 m-1 - Chiều dài tính đổi của phần cọc trong đất: Le= abd.L= 0,781x21,3= 16,64 - Các chuyển vị dHH, dMH, dMM của cọc ở cao trình đáy đài do các ứng lực đơn vị, đặt tại cao trình đáy đài. dHH: chuyển vị ngang của tiết diện (m/T), bởi H0= 1 T dHM: chuyển vị ngang của tiết diện (1/T), bởi M0= 1 Tm dMH: gĩc xoay của tiết diện (1/T), bởi H0= 1 T dHH: gĩc xoay của tiết diện (1/Tm), bởi M0= 1 Tm Le= 16,64m > 4m, cọc tựa trên đất Þ A0= 2,441; B0= 1,621; c0= 1,571 Cơng thức tính: dHH= 14,71.10-4 m/T dMH= 13,57.10-4 1/T dMM= 10,28.10-4 1/Tm - Lực cắt của cọc tại cao trình đáy đài: Qtt= 1,44T (đối với 5 cọc) Þ Hf= - Vì đầu cọc bị ngàm cứng vào đài dưới tác dụng của lực ngang, trên đầu cọc cĩ xuất hiện momen gọi là momen ngàm: -= -0,48 (Vì Lo= 0) - Chuyển vị ngang y0(m) tại cao trình đáy đài: + yo= Hf.dHH + Mf.dHM= 0,36 x 14,71.10-4 - 0,48 x 13,57.10-4= 0,00012 m - Momen uốn Mz=(T/m) trong các tiết diện của cọc. Mz= Với: Chiều sâu tính đổi: ze= abd.z EbI K abd y0 0 Mf Hf 1957 598 0,781 0,00012 0 -0,48 0,29 z(m) ze A3 B3 C3 D3 Mz 0.000 0,0 0,000 0.000 1,000 0,000 -0,48 0.285 0,2 -0,001 0.000 1,000 0,243 -0,37 0.571 0,45 -0,012 -0,002 1,000 0,410 -0,29 0.856 0,5 -0,037 -0,012 0,987 0,624 -0,18 1.427 1,0 -0,167 -0,083 0,975 0,996 -0,03 2.140 1,6 -0,056 -0,430 0,871 1,448 0,24 2.853 2,2 -1,295 -1,316 0,204 1,742 0,52 3.424 2,7 -2,145 -2,665 -0,963 1,331 0,77 3.994 3 -3,192 -4,721 -3,518 0,186 1,32 4.993 3,9 -3,999 -9,546 -11,213 -6,748 1,69 5.706 4,5 -1,632 -11,752 -18,105 -15,218 1,44 Momen uốn dọc thân cọc: - Momen uốn lớn nhất trong cọc: Mmax= 1,69 Tm - Diện tích cốt thép trong cọc: Fa= - Chọn 4f16, Có Fa= 8,04 cm2 > 1,93 cm2 Kiểm tra độ ổn định của đất nền quanh trục khi chịu áp lực ngang: - Điều kiện khơng phá hỏng cọc khi chịu áp lực ngang sz £ sgh sz: Áp lực tính tốn tại độ sâu Z. sz= Vì Le= 16,64m > 2,5m. ta kiểm tra điều kiện này tại vị trí: Z= Ze= abd.Z= 0,781x1,1= 0,86 m Các giá trị A1, B1, C1, D1. Được tra bảng G3 của TCXD 205-1998. Với: Ze= 0,86m, tra bảng được như sau: A1= 0,996, B1= 0,849, C1= 0,363, D1= 0,103. = 0,16 T/m2 sgh: Áp lực giới hạn tại độ sâu Z= 1,1 m. sgh= h1.h2. Trong đĩ: h1= 1 h1: Hệ số kể đến phần tải trọng thường xuyên trong tổng tải trọng, tính theo cơng thức. h2= Mđh: Momen tải trọng thường xuyên Mđh= 18,84 Tm M= 13,25 Tm Þ h2= Với cọc BTCT: z= 0,3 Đầu cọc nằm trong lớp đất thứ 4 nên ta cĩ các tính chất cơ lý sau: gI= 1,87 T/m3 CI= 0,025 T/m2 jI= 28,020 Þ jgh= 1 x 0,54= 2,69 T/m2 Vậy: jgh= 2,69 T/m2 > sz= 0,16 T/m2 nên cọc khơng bị phá hỏng khi chịu áp lực ngang. VI.1.7 Kiểm tra cọc trong quá trình vận chuyển và cẩu lấp 1. Khi vận chuyển cọc: - Trọng lượng cọc trên 1m dài: q= 1,1 x 0,3 x 0,3 x 2,5= 0,25 T/m Mmax= 0,0434 x qL2= 0,0434 x 0,25 x 112= 1,31 Tm - Chiều dày lớp bảo vệ a= 3 cm A= g= 0,5(1 + = 0,5(1 + = 0,95 Fa= < 8,04 cm2= 4f16 2. Khi cẩu lắp: Mmax= 0,086qL2= 0,086 x 0,25 x 112= 2,6 Tm A= g= 0,5(1 + = 0,5(1 + = 0,91 Fa= < 8,04 cm2= 4f16 Þ Cốt thép trong cọc đã thỏa mãn điều kiện về cẩu lắp và vận chuyển. 3. Tính thép làm mĩc neo: Lực do 1 thanh thép chịu khi cẩu lắp: P= Fa= Þ Chọn thép f16 có Fa= 2,01 cm2 4. Tính đoạn thép mĩc treo neo vào trong cọc: Lneo= (Vì u= p.d= 3,14 x 1,6= 5,024 cm) Chọn Lneo= 30.d= 30 x 1,6= 48cm > 16,52 cm. VI.1.8. Kiểm tra sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc: Qvl= j(Rb.Fb+ Ra.Fa) Trong đĩ: Qvl: Sức chịu tải của cọc theo vật liệu j= 1: Hệ số xét đến ảnh hưởng của uốn dọc. Rb= 130 KG/cm2: Cường độ chịu nén của bê tơng mac 300. Fb= 30 x 30= 900 cm2: Diện tích tiết diện ngang của cọc. Ra= 3600 KG/cm2 Fa= 8,04cm2: diện tích tiết diện ngang của cốt thép. Þ Qvl= 1(130 x 900 + 8,04 x 3600)= 145,9 T Vậy: Qvl= 145,9 T > 1,4.Qa= 1,4 x 90= 126 TÞ Cọc ép khơng bị vỡ. VII. Bố trí thép xem bản vẽ: