Xử lý thống kê số liệu địa chất phân tích, lựa chọn phương án móng

PHẦN III NỘI DUNG TÍNH TỐN : XỬ LÝ SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT. TÍNH TỐN MĨNG CỌC ÉP. TÍNH TỐN MĨNG CỌC KHOAN NHỒI. CHƯƠNG I XỬ LÝ THỐNG KÊ SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN MĨNG. 1 CẤU TẠO ĐỊA CHẤT: - Khối lượng đã khảo sát bao gồm 2 hố khoan, mỗi hố khoan sâu 30 m, mang ký hiệu HK1, HK2. Tổng độ sâu khoan khảo sát là 60m với 36 mẫu đất nguyên dạng dùng để thăm dị điạ tầng và thí nghiệm xác định tính chất cơ lý của các lớp đất. Mực nước ngần ổn định ở độ sâu -0.1m. Lớp 1 : Lớp sét pha cát,màu đỏ nâu ,trạng thái dẻo ,bề dày 4m, cĩ: Độ ẩm tự nhiên W (%) : 72.25 Dung trọng tự nhiên : 19.2 Dung trọng đẩy nổi : 9.2 Giới hạn sệt Ws (%) : 54.5 Giới hạn dẻo Wd (%) : 38.2 Độ sệt (B) : 0.42 Gĩc ma sát trong :14o Lực dính Ctc (MPa) :3 Lớp 2 : Lớp cát pha sét, màu nâu lẫn xám trắng ,trạng thái dẻo mềm ,bề dày 10 m, cĩ: Độ ẩm tự nhiên W (%) : 53.11 Dung trọng tự nhiên : 18.2 Dung trọng đẩy nổi : 8.2 Giới hạn sệt Ws (%) : 49.4 Giới hạn dẻo Wd (%) : 32.8 Độ sệt (B) : 0.35 Gĩc ma sát trong :8o Lực dính Ctc (MPa) :1.55 Lớp 3 : Lớp cát hạt nhỏ màu vàng nâu ,trạng thái nửa cứng ,bề dày 5m, cĩ: Dung trọng tự nhiên : 18.4 Dung trọng đẩy nổi : 8.4 Độ sệt (B) : 0.30 Gĩc ma sát trong :28o Lực dính Ctc (kg/cm2) :0 Lớp 4: Lớp cát hạt trung lẫn sỏi, màu nâu vàng nhạt, trạng thái nửa cứng,bề dày 11 m, cĩ: Độ ẩm tự nhiên W (%) : 38.42 Dung trọng tự nhiên : 19.5 Dung trọng đẩy nổi : 9.5 Độ sệt (B) : 0.21 Gĩc ma sát trong :35o Lực dính Ctc (kg/cm2) :0 2. TÍNH CHẤT CƠ LÝ VÀ ĐỊA CHẤT THỦY VĂN: - Tính chất vật lý và cơ học của các lớp đất được xác định theo tiêu chuẩn của ASTM và phân loại theo hệ thống phân loại thống nhất,được thống kê trong “Bảng tính chất cơ lý các lớp đất” kèm theo báo cáo này. - Tại thời điểm khảo sát mực nước ngầm được ghi nhận xuất hiện ở độ sâu tại HK2 = -5m và ổn định ở độ sâu tại HK1= -5m, HK2=5-m so với mặt đất hiện hữu. 3.PHƯƠNG PHÁP CHỈNH LÍ THỐNG KÊ CÁC KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA CHÚNG: 3.1:Nguyên tắc chung: - Phương pháp chỉnh lí thống kê các số liệu địa chất từ các kết quả thí nghiệm đấtđược thực hiện theo TCXD 74 : 1987. - Phương pháp xử lí thống kê được sử dụng để xử lí kết quả, xác định các đặc trưng của đất sau: + Đặc trưng vật lí của đất ở tất cả các dạng; + Đặc trưng độ bền: lực dính kết đơn vị, gĩc ma sát trong của đất và cường độ kháng nén tức thời khi nén một trục của đất; + Mơđun biến dạng của đất. - Chỉnh lí thống kê các đặc trưng cơ lí của đất được sử dụng để tính tốn các trị tiêu chuẩn và trị tính tốn cần thiết cho thiết kế nền, mĩng nhà và cơng trình. - Chỉnh lí thống kê các đặc trưng của đất đá được thực hiện đối với đất ở các khu xây dựng, những khoảng riêng biệt của khu xây dựng hoặc ở từng nền nhà và cơng trình. - Chỉnh lí thống kê các đặc trưng cơ lí của đất để phân tích tập hợp những giá trị đặc trưng của đất trong phạm vi đơn nguyên địa chất cơng trình đã được sơ bộ phân chia nhằm loại những giá trị khác biệt hẳn với phần lớn những giá trị của dãy thống kê. Loại trừ những giá trị ấy nếu như chúng cĩ được do sai lầm của những thí nghiệm hoặc quy chúng vào một tập hợp tương xứng khi cĩ loại đất khác lẫn trong đơn nguyên địa chất cơng trình. - Đơn nguyên địa chất cơng trình là đơn vị địa chất cơng trình cơ bản, tại đĩ tiến hành xử lí thống kê các đặc trưng đất – đá. Một đơn nguyên địa chất cơng trình là một khối đất đá đồng nhất cĩ cùng tên gọi thoả mãn một trong những điều kiện sau: +Các đặc trưng đất đá trong phạm vi đơn nguyên biến thiên khơng cĩ tính quy luật. +Nếu các đặc trưng biến thiên cĩ quy luật thì quy luật này cĩ thể bỏ qua. - Các trị trung bình cộng của các kết quả xác định riêng được lấy làm trị tiêu chuẩn của tất cả các đặc trưng đất – đá (trừ lực dính đơn vị và gĩc ma sát trong). Các thơng số cĩ quan hệ tuyến tính giữa lực chống cắt và áp suất, nhận được bằng phương pháp bình phương nhỏ nhất được lấy làm trị tiêu chuẩn của lực dính đơn vị và gĩc ma sát trong. Các giá trị tính tốn của những đặc trưng dùng trong việc tính nền bằng giá trị các đặc trưng tiêu chuẩn chia cho hệ số an tồn về đất. - Các giá trị riêng của các đặc trưng của đất, đá phải xác định theo một phương pháp thống nhất. -Phân chia sơ bộ đất – đá mặt bằng xây dựng thành các đơn nguyên địa chất cơng trình cĩ xét đến tuổi, nguồn gốc, những đặc điểm kết cấu kiến trúc và tên gọi của đất đá. -Phải kiểm tra sự đúng đắn của việc phân chia đơn nguyên địa chất cơng trình trên cơ sở đánh giá tính biến đổi theo khơng gian của các đặc trưng bằng các chỉ tiêu tính chất của đất. 3.2.Điều kiện loại trừ những sai số thơ: - Trị tiêu chuẩn và trị tính tốn của các đặc trưng đất xác định theo các kết quả thí nghiệm trực tiếp .Riêng đối với các đặc trưng độ bền và biến dạng thì phải theo các kết quả thí nghiệm trực tiếp cũng như theo các đặc trưng vật lý và kèm theo việc dùng bảng. -Khi tổng hợp những tài liệu thí nghiệm trong phạm vi một đơn nguyên địa chất cơng trình, để phân chia phải tiến hành kiểm tra thống kê để loại trừ những sai số thơ. Phải loại trừ những giá trị Ai (lớn nhất và nhỏ nhất), nếu khơng thoả mãn điều kiện sau: (1.1) (1.2) (1.3) (1.4) (1.5) Trong đĩ: Ai - giá trị riêng của đặc trưng. n - số lần xác định các đặc trưng. - giá trị tính tốn từ Ai V - chỉ số thống kê được lấy tuỳ thuộc vào số lần xác định n (Theo Bảng 13 Phụ Lục 1 TCXD 74 : 1987). - giá trị chuyển vị của độ lệch bình phương trung bình của đặc trưng. * Chú ý : +Việc kiểm tra để loại trừ những giá trị sức kháng cắt tiến hành theo từng giá trị của áp lực pháp tuyến. +Khi n > 25 cho phép thay đổi = . (1.7) 3.3 Thống kê số liệu 3.3.1Trị tiêu chuẩn: Trị tiêu chuẩn Atc của tất cả các đặc trưng của đất (trừ lực dính kết đơn vị Ctc và gĩc ma sát trong tc) là giá trị trung bình số học ,các kết quả xác định riêng biệt và được tính theo cơng thức: (1.8) -Trị tiêu chuẩn của lực dính kết đơn vị Ctc và gĩc ma sát trong jtc là các thơng số tìm được bằng các phương pháp bình phương nhỏ nhất từ quan hệ tuyến tính giữa sức chống cắt và áp lực pháp tuyến đối với tồn bộ tập hợp các trị số thí nghiệm trong đơn nguyên địa chất cơng trình: trong đĩ: - sức chống cắt, MPa (kG/cm2); p - áp lực pháp trên mẫu đất,MPa (kG/cm2); j - gĩc ma sát trong, độ; C - lực dính kết đơn vị, MPa (kG/cm2). Trị tiêu chuẩn Ctc và jtc được tính theo cơng thức: (1.9) (1.10) (1.11) với n là số lần thí nghiệm đại lượng 4.3.2.Trị tính tốn: Theo TCXD 45 – 78 và TCXD 74 – 1987, trị tính tốn các đặc trưng Att của đất được xác định theo biểu thức: (1.12) Trong đĩ: Atc - trị tiêu chuẩn của đặc trưng; Kđ - hệ số an tồn về đất. Với các đặc trưng ngồi C, j, g, lấy Kđ = 1: Att = Atc. Với các đặc trưng C, j, g thì Kđ tính theo biểu thức: (1.13) Trong đĩ: r là chỉ số độ chính xác khi đánh giá trị trung bình các đặc trưng của đất. Dấu ở trước đại lượng r được chọn sao cho đảm bảo được độ tin cậy lớn nhất khi tính tốn nền mĩng. Ứng với C và tgj: ; (1.14) Ứng với g: . (1.15) Trong đĩ : - tα : hệ số phu thuộc xác suất α đã chọn phụ thuộc vào số bậc tự do của tập hợp thống kê ( bằng (n-1) cho γ và các chỉ tiêu độc lập khác , (n-2) cho c và φ tra bảng 2 phụ lục 1 trang 40 TCXD 74: 1987. Xác suất tin cậy α của các trị tính tốn các đặc trưng của đất được lấy tùy thuộc vào nhĩm trạng thái giới hạn : +Tính nền theo cường độ (TTGH I ) chọn α=0.95. +Tính nền theo biến dạng (TTGH II) chọn α=0.85. - υ : hệ số biến thiên ( hay hệ số biên động của tập hợp thống kê ) (1.16) - n : số lượng mẫu (số liệu ) đưa vào tập hợp thống kê . Vậy : +Đối với γ và các chỉ tiêu độc lập khác ta cĩ: Att=Atc (1.17) +Đối với c và φ ta cĩ Att=Atc - σ : sai số tồn phương trung bình của đặc trưng : +Đối với c và φ : ( trị số trung bình được xác định theo phương pháp bình phương nhị nhất ) nên độ lệch của chúng tính qua độ lệch theo cơng thức: (1.18) (1.19) Trong đĩ : được tính bằng cơng thức : (1.20) (1.21) +Đối với γ : (1.22) , (1.23) γItt= , γIItt= . (1.24) 3.3.3 Tính giá trị tiêu chuẩn và giá trị tính tốn của c và j : 3.3.3.1.Lớp 1 (HK1+HK2): -Tính giá trị tiêu chuẩn , giá trị tính tốn cho c, φ . Ở đây ta cĩ 1 mẫu , mỗi mẫu nén ở 3 cấp áp lực , vậy cĩ tất cả n=4x3=12 trị số thí nghiệm . Bảng 1.1. Bảng tính giá trị tiêu chuẩn C & j của lớp đất 1 Lớp HK Mẫu số n pi (MPa) ti (MPa) p2i tipi (pitgjtc + Ctc - ti)2 1 1 1-1 1 1 0.48 1 0.48 0.002116 2 2 0.748 4 1.496 0.008281 3 3 1.016 9 3.048 0.018496 1-2 4 1 0.456 1 0.456 0.0049 5 2 0.715 4 1.43 0.015376 6 3 0.973 9 2.919 0.032041 2 2-1 7 1 0.417 1 0.417 0.011881 8 2 0.69 4 1.38 0.022201 9 3 0.962 9 2.886 0.0361 2-2 10 1 0.501 1 0.501 0.000625 11 2 0.778 4 1.556 0.003721 12 3 0.657 9 1.971 0.245025 S 24 8.393 56 18.54 0.400763 D 96 tgjtc (rad) 0.313 jtc (0) 17.416 Ctc (MPa) 0.213 st 0.200190659 sc 0.1529 Vc 0.0450 stgj 0.0678 Vtgj 0.0210 TTGH a ta rc rtgj Kđ ( c) Kđ (tgj) Ci (MPa) tgji (rad) ji (0) I 0.95 1.761 0.046 0.0084 1.0123 1.0085 0.2104 0.310 17o25 II 0.85 1.076 0.040 0.0080 1.0037 1.0081 0.2122 0.310 17o26 4.3.3.2.Lớp 2 (HK1+HK2): -Tính giá trị tiêu chuẩn , giá trị tính tốn cho c, φ . Ở đây ta cĩ 1 mẫu , mỗi mẫu nén ở 3 cấp áp lực , vậy cĩ tất cả n=8x3=24 trị số thí nghiệm . Bảng 1.2. Bảng tính giá trị tiêu chuẩn C & j của lớp đất 2 Lớp HK Mẫu số n pi (MPa) ti (MPa) p2i tipi (pitgjtc + Ctc - ti)2 2 1 1-3 1 1 0.231 1 0.231 0.055 2 2 0.214 4 0.428 0.273 3 3 0.245 9 0.735 0.583 1-4 4 1 0.25 1 0.25 0.046 5 2 0.35 4 0.7 0.150 6 3 0.241 9 0.723 0.589 7 1 0.356 1 0.356 0.012 1-5 8 2 0.237 4 0.474 0.250 9 3 0.254 9 0.762 0.570 10 1 0.215 1 0.215 0.063 1-6 11 2 0.25 4 0.5 0.237 12 3 0.321 9 0.963 0.473 2 2-3 13 1 0.354 1 0.354 0.012 14 2 0.45 4 0.9 0.082 15 3 0.254 9 0.762 0.570 2-4 16 1 0.216 1 0.216 0.062 17 2 0.356 4 0.712 0.145 18 3 0.245 9 0.735 0.583 19 1 0.435 1 0.435 0.001 2-5 20 2 0.235 4 0.47 0.252 21 3 0.254 9 0.762 0.570 2-6 22 1 0.235 1 0.235 0.053 23 2 0.354 4 0.708 0.147 24 3 0.245 9 0.735 0.583 S 48 6.797 112 13.361 6.360 D 384 tgjtc (rad) 0.1307 jtc (0) 7.450125991 Ctc (MPa) 0.0468 st 0.537661934 sc 0.0124 Vc 0.2650 stgj 0.0041 Vtgj 0.0315 TTGH a ta rc rtgj Kđ ( c) Kđ ( tgj) Ci (MPa) tgji (rad) ji (0) I 0.95 1.710 0.45 0.05 1.8284 1.0570 0.0256 0.124 7o05’ II 0.85 1.060 0.28 0.03 1.3905 1.0346 0.0337 0.126 7o20’ 4.3.3.3.Lớp 3(HK1+HK2): -Tính giá trị tiêu chuẩn , giá trị tính tốn cho c, φ . Ở đây ta cĩ 5 mẫu , mỗi mẫu nén ở 3 cấp áp lực , vậy cĩ tất cả n=5x3=15 trị số thí nghiệm . Bảng 1.3. Bảng tính giá trị tiêu chuẩn C & j của lớp đất 3 Lớp HK Mẫu số n pi (MPa) ti (MPa) p2i tipi (pitgjtc + Ctc - ti)2 1-7 1 1 0.842 1 0.842 0.089323499 2 2 0.536 4 1.072 0.277455806 3 3 0.432 9 1.296 1.323309376  1 4 1 0.864 1 0.864 0.102957795 1-8 5 2 0.79 4 1.58 0.074387511 6 3 0.354 9 1.062 1.508848265 1-9 7 1 0.954 1 0.954 0.168814462  3 8 2 0.47 4 0.94 0.351341584 9 3 0.354 9 1.062 1.508848265 2-7 10 1 0.658 1 0.658 0.013195202 11 2 0.354 4 0.708 0.502313435  2 12 3 0.321 9 0.963 1.591008487 2-8 13 1 0.658 1 0.658 0.013195202 14 2 0.465 4 0.93 0.357293991 15 3 0.254 9 0.762 1.764518635 S 30 8.306 70 14.351 53.3754708 D 150 tgjtc (rad) 0.219 jtc (0) 12.35 Ctc (MPa) 0.305 st 0.48625 sc 0.0036 Vc 0.0117 stgj 0.00265 Vtgj 0.0121 TTGH a ta rc rtgj Kđ ( c) Kđ (tgj) Ci (MPa) tgji (rad) ji (0) I 0.95 1.73 0.02 0.02 1.0205 1.0213 0.2989 0.214 12o11’ II 0.85 1.06 0.01 0.01 1.0126 1.0130 0.3012 0.216 12o20’ 4.3.3.4.Lớp 4 (HK1+HK2) -Tính giá trị tiêu chuẩn , giá trị tính tốn cho c, φ . Ở đây ta cĩ 9 mẫu , mỗi mẫu nén ở 3 cấp áp lực , vậy cĩ tất cả n=20x3=60 trị số thí nghiệm. Bảng 1.4. Bảng tính giá trị tiêu chuẩn C & j của lớp đất 4 Lớp HK Mẫu số n pi (MPa) ti (MPa) p2i tipi (pitgjtc + Ctc - ti)2 1 1-10 1 1 1.764 1 1.764 1.339 2 2 1.136 4 2.272 0.002 3 3 0.521 9 1.563 1.536 1-11 4 1 1.354 1 1.354 0.559 5 2 1.148 4 2.296 0.001 6 3 0.791 9 2.373 0.940 1-13 7 1 0.609 1 0.609 0.000 8 2 1.186 4 2.372 0.000 9 3 0.842 9 2.526 0.843 1-14 10 1 1.26 1 1.26 0.427 11 2 1.149 4 2.298 0.001 12 3 0.987 9 2.961 0.598 1-15 13 1 0.596 1 0.596 0.000 14 2 1.162 4 2.324 0.000 15 3 0.687 9 2.061 1.152 1-16 16 1 1.684 1 1.684 1.161 17 2 1.221 4 2.442 0.001 18 3 0.956 9 2.868 0.647  1 1-17 19 1 1.284 1 1.284 0.459 20 2 0.964 4 1.928 0.048 21 3 0.589 9 1.767 1.372  4 1-18 22 1 1.236 1 1.236 0.396 23 2 0.654 4 1.308 0.280 24 3 0.598 9 1.794 1.351 1-19 25 1 1.287 1 1.287 0.463 26 2 0.965 4 1.93 0.048 27 3 0.562 9 1.686 1.436 1-20 28 1 1.267 1 1.267 0.436 29 2 0.685 4 1.37 0.249 30 3 0.432 9 1.296 1.765 2-9 31 1 1.256 1 1.256 0.422 32 2 0.684 4 1.368 0.250 33 3 0.546 9 1.638 1.475 2-10 34 1 1.456 1 1.456 0.721 2-11 35 2 0.861 4 1.722 0.104 36 3 0.452 9 1.356 1.712 37 1 1.58 1 1.58 0.947 38 2 0.654 4 1.308 0.280 39 3 0.853 9 2.559 0.823 2-12 40 1 1.564 1 1.564 0.916 41 2 1.149 4 2.298 0.001 42 3 0.478 9 1.434 1.644 2-13 43 1 1.458 1 1.458 0.725 44 2 0.542 4 1.084 0.412 45 3 0.547 9 1.641 1.472  2 2-14 46 1 0.897 1 0.897 0.084 47 2 0.658 4 1.316 0.276 48 3 0.358 9 1.074 1.967 2-15 49 1 1.789 1 1.789 1.398 50 2 0.652 4 1.304 0.283 51 3 0.451 9 1.353 1.714 2-16 52 1 1.524 1 1.524 0.842 53 2 0.847 4 1.694 0.113 54 3 0.541 9 1.623 1.487 2-17 55 1 1.265 1 1.265 0.433 56 2 0.751 4 1.502 0.187 57 3 0.998 9 2.994 0.581 2-18 58 1 1.056 1 1.056 0.202 59 2 0.647 4 1.294 0.288 60 3 0.542 9 1.626 1.484 S 120 56.632 280 99.809 40.754 D 2400 tgjtc (rad) 0.432 jtc (0) 23.38 Ctc (MPa) 0.24 st 0.853085668 sc 0.00112 Vc 0.0047 stgj 0.00206 Vtgj 0.0048 TTGH a ta rc rtgj Kđ ( c) Kđ ( tgj) Ci (MPa) tgji (rad) ji (0) I 0.95 1.67 0.01 0.01 1.0079 1.0080 0.2381 0.429 23o21’ II 0.85 1.05 0.00 0.01 1.0049 1.0050 0.2388 0.430 23o27’ + Kiểm tra kết quả tính tốn C, tgj theo cơng thức : , , Bảng 1.5. Bảng kiểm tra kết quả tính tốn C, tgj. Lớp đất n tgjtc (rad) Ctc (MPa) Spi (MPa) Sti (MPa) P (MPa) t1 (MPa) t2 (MPa) Kiểm tra 1 4 0.31 0.213 24 8.39 6.0 2.0983 2.0910 Thỏa 2 8 0.13 0.047 48 6.80 6.0 0.8496 0.8310 Thỏa 3 5 0.22 0.305 30 8.31 6.0 1.6612 1.6190 Thỏa 4 20 0.43 0.240 120 56.63 6.0 2.8316 2.8320 Thỏa Vậy kết quả tính tốn là t=t nên việc tính tốn C, tgj như trên là đúng . 4.3.4 Tính giá trị tiêu chuẩn và giá trị tính tốn của g : +Đối với γ : (1.25) , (1.26) γItt= , γIItt= . (1.27) Bảng 1.6. Bảng giá trị tính tốn gtc, gI, gII lớp đất 1. Lớp HK Mẫu số n gi (KN/m3) gtc - gi (KN/m3) (gtc - gi) 2 (KN/m3) Kiểm tra loai trừ sai số thơ 1 1 1-1 1 1.98 0.000 0 Thỏa 1-2 2 1.96 0.020 0.0004 Thỏa 2 2-1 3 1.97 0.010 0.0001 Thỏa 2-2 4 1.99 -0.010 0.0001 Thỏa S 7.9 0.020 0.00060 gtc = Sgi/n (KN/m3) 1.975 stb 0.012 V 2.07 Þ Vstb 0.0254 V s a ta r Kđ gI (KN/m3) gII (KN/m3) 0.01 0 0.95 2.13 0.0025 1.0025 19.200625 0.01 0 0.85 1.19 0.0014 1.0014 19.22235 Bảng 1.7. Bảng giá trị gtc, gI, gII lớp đất 2. Lớp HK Mẫu số n gi (KN/m3) gtc - gi (KN/m3) (gtc - gi) 2 (KN/m3) Kiểm tra loai trừ sai số thơ 2 1 1-3 1 1.43 0.020 0.0004 Thỏa 1.4 2 1.45 0.000 0 Thỏa 1.5 3 1.43 0.020 0.0004 Thỏa 1.6 4 1.42 0.030 0.0009 Thỏa 2 2.3 5 1.44 0.010 0.0001 Thỏa 2.4 6 1.5 -0.050 0.0025 K thỏa 2.5 7 1.49 -0.040 0.0016 K thỏa 2.6 8 1.42 0.030 0.0009 Thỏa S 11.58 0.020 0.00680 gtc = Sgi/n (KN/m3) 1.448 stb 0.029 V 2.27 Þ Vstb 0.0662 V s a ta r Kđ gI (KN/m3) gII (KN/m3) 0.02 0 0.95 1.86 0.01416 1.0144 18.270038 0.02 0 0.85 1.11 0.00812 1.0082 18.36 Bảng 1.8. Bảng giá trị gtc, gI, gII lớp đất 3. Lớp HK Mẫu số n gi (KN/m3) gtc - gi (KN/m3) (gtc - gi) 2 (KN/m3) Kiểm tra loai trừ sai số thơ 1 1 1-7 1 1.89 -0.020 0.0004 Thỏa 1-8 2 1.86 0.010 0.0001 Thỏa 1-9 3 1.856 0.014 0.000196 Thỏa 2 2-7 4 1.87 0.000 0 Thỏa 2-8 5 1.89 -0.020 0.0004 Thỏa S 9.366 -0.016 0.00110 gtc = Sgi/n (KN/m3) 1.873 stb 0.015 V 2.07 Þ Vstb 0.0306 V s a ta r Kđ gI (KN/m3) gII (KN/m3) 0.01 0.02 0.95 2.02 0.00796 1.00803 18.428356 0.01 0.02 0.85 1.16 0.00457 1.00459 18.4642476 Bảng 1.9. Bảng giá trị gtc, gI, gII lớp đất 4. Lớp HK Mẫu số n gi (KN/m3) gtc - gi (KN/m3) (gtc - gi) 2 (KN/m3) Kiểm tra loai trừ sai số thơ 4 1 1-10 1 1.91 0.010 0.0001 Thỏa 1-11 2 1.917 0.003 9E-06 Thỏa 1-12 3 1.936 -0.016 0.000256 Thỏa 1-13 4 1.919 0.001 1E-06 Thỏa 1-14 5 1.924 -0.004 0.000016 Thỏa 1-15 6 1.956 -0.036 0.001296 Thỏa 1-16 7 1.92 0.000 0 Thỏa 1-17 8 1.944 -0.024 0.000576 Thỏa 1-18 9 1.93 -0.010 0.0001 Thỏa 1-19 10 1.92 0.000 0 Thỏa 2 2-9 11 1.928 -0.008 6.4E-05 Thỏa 2-10 12 1.903 0.017 0.000289 Thỏa 2-11 13 1.916 0.004 0.000016 Thỏa 2-12 14 1.9 0.020 0.0004 Thỏa 2-13 15 1.912 0.008 6.4E-05 Thỏa 2-14 16 1.94 -0.020 0.0004 Thỏa 2-15 17 1.907 0.013 0.000169 Thỏa 2-16 18 1.895 0.025 0.000625 Thỏa 2-17 19 1.89 0.030 0.0009 Thỏa 2-18 20 1.933 -0.013 0.000169 Thỏa S 38.4 0.000 0.00545 gtc = Sgi/n (g/cm3) 1.920 stb 0.017 V 2.78 Þ Vstb 0.0459 V s a ta r Kđ gI (KN/m3) gII (KN/m3) 0.01 0.02 0.95 1.73 0.00341 1.00342 19.5344832 0.01 0.02 0.85 1.07 0.00211 1.00211 19.5947806 4.4 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP NỀN MĨNG Thiết kế nhà cao tầng, khơng chỉ việc lựa chọn kết cấu chịu lực chính bên trên, là quan trọng, mà các giải pháp về nền mĩng bên dưới cũng được quan tâm khơng kém. Sự lựa chọn loại mĩng cĩ ý nghĩ quyết định đối với tồn bộ cơng trình và phải xét đến nhiều nhân tố như: điều kiện địa chất nền, tính khả thi về mặt kỹ thuật, về mặt an tồn, về tốc độ thi cơng nhanh, về mơi trười, kinh tế và xã hội… Do đặc điểm nhà cao tầng là cao, do đĩ tải trọng lớn và tập trung, mặt khác trọng tâm cơng trình cách mặt đất tự nhiên khá lớn nên rất nhạy cảm đối với nghiêng lệch, khi chịu tải trọng ngang sẽ tạo ra moment gây lật cơng trình cự lớn. Vì vậy chọn giải pháp mĩng sâu, cụ thể là mĩng cọc cho nhà cao tầng là rất hợp lý. Ở đây cĩ ba phương án mĩng sâu, cụ thể là phương án mĩng sâu phù hợp với các cơng trình cao tầng: mĩng cọc ép, mĩng cọc barret và mĩng cọc khoan nhồi. Mĩng cọc ép Cọc cĩ giá thành rẻ ,dể kiểm tra chất lượng của từng đoạn cọc được thử dưới lực ép .Xác định được sức chịu tải của cọc ép qua lực ép cuối cùng . Nhược điểm của cọc ép kích thước và sứ chịu tải của cọc bị hạn chế do tiết diện cọc ,chiều dài cọc khơng cĩ khả năng mở rộng và phát triển tới độ sâu cần thiết kế vì thế mà cần phải nối các đoạn cọc với nhau sẽ làm giảm sức chịu tải của cọc,thiết bị thi cơng cọc bị hạn chế so với các cơng nghệ khác ,thời gian thi cơng kéo dài … Mĩng cọc barette Trên thế giới, cọc barette đã được sử dụng phổ biến khi xây dựng các nhà cao tầng. Ở Việt Nam, trong những năm gần đây, một số cơng trình cũng đả sử dụng cọc barette cho giải pháp nền mĩng như: Sài Gịn Center, Vietcombank Hà nội…Tùy nhiên giá thành cho mĩng cọc barette cịn khá cao, thiếu thiết bị thi cơng và trình độ thi cơng cũng phụ thuộc vào các chuyên gia nước ngồi. Nước ta chưa cĩ đơn vị thi cơng nào cĩ thể thi cơng cọc barette hồn tồn độc lập vì vậy tính phổ biến của các loại cọc này ở nước ta là chưa cao. Vì các lý do trên nên ta khơng chọn phương án này cho mĩng của cơng trình. Mĩng cọc khoan nhồi Loại cọc này cĩ những ưu điểm sau đây: Sức chịu tải của mỗi cọc đơn lớn, cĩ thể đạt hàng nghìn tấn khi chơn ở độ sâu lớn; Cọc khoan nhồi cĩ thể xuyên qua các tầng đất cứng ở độ sâu lớn; Số lượng cọc cho mỗi mĩng ít, phù hợp cho mặt bằng cĩ diện tích nhỏ; Khơng gây tiếng ồn đáng kể như khi thi cơng cọc; Phương pháp thi cơng cọc là khoan nên khơng gây chấn động cho các cơng trình lân cận. Bên cạnh đĩ, cọc khoan nhồi cĩ những nhược điểm đáng kể đến như sau: Khi thi cơng cọc dể bị sập thành hố khoan Cơng nghệ thi cơng địi hỏi kỷ thuật cao ,các chuyên gia cĩ kinh nghiệm. Ma sát bên thân cọc cĩ phần giảm đi đáng kể so với cọc ép do cơng nghệ tạo lỗ. Chất lượng cọc bê tơng khơng cao, do khơng kiểm sốt được trong quá trình thi cơng như đổ bê tơng khơng cĩ đầm được… Kết luận: Lựa chọn giải pháp cọc đúc sẵn hay cọc khoan nhối cho cơng trình cần dựa trên việc so sánh các chỉ tiêu kinh tế , kỹ thuật thực tế của các phương pháp .Tuy nhiên trong khuơn phổ đồ án tốt nghiệp ,dựa vào tải trọng tác dụng lên cơng trình ,dựa vào điều kiện địa chất cơng trình ,ta chọn cả hai phương án cọc ép và cọc khoan nhồi là phương án tối ưa để thiết kế nền mĩng cho cơng trình . CHƯƠNG II THIẾT KẾ MĨNG CỌC ÉP BÊ TƠNG CỐT THÉP 1.SỐ LIỆU VỀ TẢI TRỌNG -Từ kết quả giải nội lực khung bằng phần mềm Sap version 10. ta chọn ra các giá trị nội lực nguy hiểm nhất truyền xuống chân cột để tiến hành thiết kế mĩng trục 4. Bảng 2.1. Bảng tổ hợp nội lực tính mĩng. Vị trí Mmax (KN.m) Ntư ( KN) Qtư ( KN) Mmin (KN.m) Ntư ( KN) Qtư ( KN) Nmax ( KN) Mtư (KN.m) Qtư ( KN) CỘT A 190.43 -1781.52 44.80 -192.68 -2099.99 -45.88 -2659.48 -166.89 -40.82 CỘT B 189.68 -3497.62 41.27 -204.49 -3074.68 -51.69 -3253.05 -8.71 -5.79 CỘT C 89.55 -1962.38 48.20 -79.73 -1742.74 45.88 -2495.32 10.95 7.34 CỘT D 63.74 -2022.09 18.97 -67.85 -1795.93 -36.02 -2389.23 -4.19 -2.94 CỘT E 200.01 -2627.09 47.90 -194.16 -2650.03 -45.06 -3424.19 3.45 1.81 CỘT F 193.02 -2433.07 45.45 -190.09 -2114.59 -45.23 -2875.21 166.80 40.41 Các cặp tải trọng ( Mmax,Ntu,Qtu) => mĩng chịu tải lệch tâm lớn ( Mmin,Ntu,Qtu) => mĩng chịu tải lệch tâm lớn ( Nmax,Mtu,Qtu) => mĩng chịu nén lớn nhất Mĩng làm việc chịu nén là chủ yếu vì vậy ta tính với cặp ( Nmax,Mtu,Qtu) rồi kiểm tra với hai cặp cịn lại . 2. TÍNG MĨNG M1(cột A và cột F). Vì nội lực 2 cột A & F tương đương nhau nên ta thiết kế mĩng giống nhau cho hai cột này. Ta dung nội lực cột F để tính: Ntco = 2875.21KN => Ntto = Ntco n = 2875.211.15=3306.5KN. Mtco = 166.8 KNm => Mtto = Mtcon = 166.8 1.15=191.82 KNm. Qtco =40.41 KN => Qtto = Qtco n = 40.411.15 = 46.47KN. 2.1 Chọn chiều sâu chơn mĩng - Chọn chiều sâu chơn mĩng thoả điều kiện làm việc của mĩng cọc đài thấp( nghĩa là thoả điều kiện cân bằng tải ngang và áp lực bị động ) . Giả sử : mĩng được chơn trong lớp đất thứ 1 Bđ=1m thì ta sẽ cĩ : - Kiểm tra điều kiện mĩng làm việc là mĩng cọc đài thấp áp dụng theo cơng thức như sau: hmin=tg(450-j /2)*1.61 m . (2.1) -Để đầu cọc khơng dich chuyển và cột khơng bị uốn ta phải đặc cọc ở độ sâu sao cho đủ ngàm vào đất : hm > 0.7* hmin = 1.13 m Vậy chọn hm = 2m 2.2 Chọn các thơng số về cọc - Chiều dài cọc 18.1 m, đọan cọc ngàm vào bệ 0.1m, đoạn cọc cịn lại là 18m. Mũi cọc cắm vào lớp 4 ,cát hạt trung ,màu nâu vàng nhạt,trạng thái nữa cứng . - Chọn kích thước (bh) của cọc : -Để đảm bảo cọc làm việc chịu nén và khơng bị uốn dọc ta cĩ : , với (2.2) Từ (1.2)=> -Chọn cọc tiết diện vuơng (30´30) cm Diện tích mặt cắt ngang của cọc Ap = d2 = 252 = 625cm2 - Vật liệu: bê tơng đúc cọc B25 (Mác 300) cĩ : + Cường độ chịu nén của bê tơng : Rb = 14.5 (MPa)=145(daN/cm2) + Cường độ chịu kéo của bê tơng : Rbt = 1.05 (MPa) =10.5(daN/cm2) -Căn cứ vào hàm lượng cốt thép hợp lý ,chọn m=1% 6.25 cm2 (2.3) - Cốt thép dọc được chọn dùng trong cọc :4f 16 ( As =8.24 cm2). - Cốt đai f6 ( fđai = 0.283 cm2 ) - Thép AII cĩ : + Cường độ chịu nén, chịu kéo tính tĩan Rs = Rsc = 280 MPa = 2800 daN/cm2 + Cường độ tính cốt thép ngang: Rsw= 175 MPa = 1750 daN/cm2 + Modul đàn hồi : Es = 2.1x105 MPa = 2.1x106 daN/cm2 . 2.3 Tính tốn sức chịu tải của cọc 2.3.1 Sức chịu tải của cọc theo Vật liệu Pvl =(Rb Ap + Rs As). ( 2.4 ) Trong đĩ : Rb - Cường độ nén tính tốn của bêtơng. Ap - Diện tích tiết diện ngang của cọc Rs - Cường độ tính tốn của thép . As - Diện tích cốt thép dọc trong cọc . - hệ số uốn dọc, được xác định dựa vào tỉ số Tính tốn hệ số uốn dọc với : - lo : chiều dài tính tốn của cọc - Trường hợp đầu cọc ngàm vào đài và mũi cọc nằm trong lớp đất tốt (xem như hai đầu cọc đều ngàm ). lo = 6 (m) - b : Bề rộng cạnh cọc :b = 0.25 (m) l = = = 24 Tra bảng 2-1 sách nền và mĩng tác giả CHÂU NGỌC ẨN ta cĩ = 0.985 Từ (2.2)=> Pvl = 0.985 (145 6.25 + 2800 8.24) = (daN) = 23618 (kN) 2.3.2 Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền : Tính theo TCVN 205-1998 Qtc = m.(mR.qP.Ap + uSmf.fi.Li ) (A.4) Trong đĩ : m : hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất , vì cọc cĩ d=0.25<0.8 nên chọn m=1. mR : hệ số làm việc của đất dưới mũi cọc , mR =1. mf : hệ số làm việc của đất ở mặt bên cọc mf =1 (cọc ép) . Ap : diện tích mặt cắt ngang của cọc . u : chu vi cọc , u = 4 x 0.25 = 1,2 (m) . qp : cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc (kN/m2) . fi : ma sát bên của lớp đất i ở mặt bên của thân cọc (kN/m2) . ( Tra bảng A.2 trang 55– TCXD 205 : 1998 phụ thuộc vào độ sâu trung bình của các phân lớp đất Zi ). Chia đất nền thành các lớp đất đồng nhất ,chiều dày mỗi lớp đất hi=2m ,Zi và hi tính từ mặt đất tự nhiên. Bảng 2.2. Bảng xác định sức chịu tải của cọc do ma sát. Lớp đất hi(m) Zi(m) fi(KN/m2) u.mf.fi.Li(KN) Sét pha cát 2 2 21 25.2 2 4 26 62.4 Cát pha sét 2 6 37.2 89.28 2 8 37.5 90 2 10 40 96 2 12 41.6 99.84 Cát hạt nhỏ 2 14 50.4 120.96 2 16 52 124.8 1 17 52.5 63 Cát hạt trung lẫn sỏi 2 19 78.5 188.4 1 20 79 94.8 Tổng 1014.68 Hình 2.1. Sơ đồ xác định sức chịu tải của cọc - Xác định qp bằng cách tra bảng A.1trang 55 – TCVN 205 : 1998 :Ta cĩ mũi cọc tì vào lớp cát hạt trung, màu nâu vàng, trạng thái nửa cứng : Zmũi = 20 (m) Suy ra : qp = 4800 (kN/m2) Ap.qp = 0.0625 4800= 300( kN ) => Sức chịu tải của cọc tính tốn theo phụ lục A của TCXD Từ (2.3)=>Qtc = m.(mR.qP.Ap + uSmf.fi.Li ) =1 (3001 +1014.68 ) = 1314.68 ( kN ) Ta thấy Pvl = 1631.83 KN > Qtc =1314.68 KN =>cọc khơng bị bể. - Sức chịu tải cho phép của cọc : == = 751(kN) Với ktc =1.75 với mĩng cọc cĩ từ 1 đến 5 cọc. ( TCVN 205-1998, phụ lục A). * Sức chịu tải của cọc bằng kết quả xuyên tĩnh(phụ lục B - TCXD : 205 – 1998 ): - Sức chịu tải cho phép của cọc được tính theo cơng thức : (2.6) Trong đĩ : FSs : Hệ số an tồn cho thành phần ma sát bên (FSs = 1.5 ¸ 2.0 ). FSp :Hệ số an tồn cho sức chống dưới mũi cọc (FSp = 2.0 ¸ 3.0). Chọn : FSs = 2.0 FSp = 3.0 * Tính Qs (Sức chịu tải do ma sát xung quanh cọc) (2.7) Trong đĩ: - Ma sát bên tại lớp thứ i: (2.8) - Ứng suất cĩ hiệu tại lớp đất thứ i : - Hệ số áp lực ngang của đất : - Do cọc bê tơng cốt thép nên : ca=ci - Chu vi cọc : U=4 x 0.25 =1 (m) *Tính fs -Lớp đất 1 Dung trọng tự nhiên :=19.2 (KN/m3) Lực dính đơn vị :CII=3 (MPa) Gĩc ma sát trong : jII =14o26’ Chiều dày lớp đất : l1 =4m Từ (2.8)=> 161.50(kN/m) -Lớp đất 2 Dung trọng đẩy nổi : =8.2 (KN/m3) Lực dính đơn vị : CII=1.55 (MPa) Gĩc ma sát trong : jII =8o2’ Chiều dày lớp đất : l2 =10m Từ (2.8) => 355.21(kN/m) -Lớp đất 3 Dung trọng đẩy nổi : =8.4 (KN/m3) Lực dính đơn vị : CII =0 (MPa) Gĩc ma sát trong : jII =28o2’ Chiều dày lớp đất : l3 =5m Từ (2.8)=> = 355.19(kN/m) -Lớp đất 4 Dung trọng đẩy nổi :=9.5 (KN/m3) Lực dính đơn vị : CII= 0 (KN/m2) Gĩc ma sát trong : jII =35o27’ Chiều dày lớp đất : l4 =1m Từ(2.8)=> = 57.14(kN/m) Sức chịu tải do ma sát xunh quanh cọc Từ(2.7)=>=40.25(161.50+355.21+355.19+57.14)=1114.85 (kN) * Tính qp (Sức kháng mũi cọc của đất nền ) Qp = Ap qp (2.9) Trong đĩ : Ap - Diện tích tiết diện ngang mũi cọc qp - Cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc, được tính theo cơng thức : (2.10) Với : + Lực dính : C = 0 ( MPa) + : Ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng tại độ sâu mũi cọc do trọng lượng bản thân đất và được xác định như sau : =19.24+8.410+9.55+19.5=217.8 (kN/m2) + Nc ; Nq - Hệ số sức chịu tải phụ thuộc vào gĩc ma sát của đất, hình dạng của mũi cọc và phương pháp thi cơng. ( phụ thuộc vào ) Với = 35027’ (Tra biểu đồ hình 4.16 sách nền và mĩng ). Nq = 33.3 ;Nc = 16.1;Ng = 47.9 Từ (2.7)=>qp = 0 16.1 +217.833.3+9.50.347.9 = 7389 (kN/m2) Từ (2.6)=>Qp = Ap qp =0.1 7389 = 738.9 (kN) => Giá trị sử dụng của cọc hay sức chịu tải cho phép của cọc là : = = 853 (kN) Từ các kết quả trên ta cĩ sức chịu tải của cọc thi cơng bằng phương pháp đĩng là : [ P ] = min( Pvl ; ; Qa ) = Qa= 853 (kN). 3.1.4 Xác định số lượng cọc và bố trí cọc - Áp lực tính tốn giả định tác dụng lên đế đài do phản lực đầu cọc gây ra: Ptt = = = 1122 (kN/m2) (2.11) - Diện tích sơ bộ đế đài: Ađ = = = 3.07(m2) (2.12) Với : + hm : chiều sâu chơn mĩng. + gtb = 20 (KN/m) : Trọng lượng riêng trung bình của đài và đất trên đài  - Trọng lượng của đài và đất trên đài được xác định sơ bộ như sau : Nđtt = n Ađ hm gtb (kN) (2.13) =1.153.07220= 141(KN) - Lực dọc tính tốn xác định đến cốt đế đài: SNtt = Ntt0 + Nttđ (2.14) =3306+141= 3447(KN) - Số lượng cọc sơ bộ : nc = = = 4.55 ( cọc ) (2.15) Với b =1.2¸1.6 là hệ số khi kể đến ảnh hưởng của moment.Chọn b =1.2 Chọn 5 cọc để bố trí . Hình 2.2. Sơ đồ bố trí cọc trong mĩng M1. 3.1.5 Kiểm tra phản lực đầu cọc: Hình 2.3. Sơ đồ biểu diễn lực tác dụng lên đài cọc. - Hệ số vượt tải: n=1.15 - Kiểm tra điều kiện : Pmax £ , Pmin ³ 0 (2.16) -Diện tích thực tế của đài cọc : Ađ = Lđ Bđ= 1.8 1.8= 3.24 m2 - Trọng lượng bản thân đài và đất đắp trên đài: Gđ = =1.152023.24= 149.04(KN) (2.17) - Tổng mơmen dưới đáy đài: = Mtt0 + Qott.hm =191.82 +46.472= 285(KNm) (2.18) - Tổng tải thẳng đứng tại đáy đài: Ntt = Ntt0 + Gđ = 3306 + 149.04= 3455(KN) - Tải trọng truyền xuống cọc vì Mx=0 ta cĩ cơng thức sau : (2.19) = ( kN ) Pmax = 756 (KN) < = 909 (KN) Pmin = 626 (KN) > 0=> cọc làm việc chịu nén. =>Thỏa điều kiện (2.16) 3.1.6 Kiểm tra ứng suất dưới mũi cọc 3.1.6.1 Kiểm tra ổn định nền dưới mũi cọc + Điều kiện ứng suất dưới mũi cọc : < 1.2 ; <  ; (2.20) > 0 . + Gĩc ma sát trong trung bình theo chiều dài cọc lc Lớp đất Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3 Lớp 4 Gĩc ma sát trong jII(độ) 14o26’ 8o2’ 28o2’ 35o27’ Chiều dày lớp đất h (m) 4 10 5 1 = 24o56’ (2.21) Gĩc truyền lực +Kích thước khối mĩng qui ước : Bề rộng của đáy khối khối quy ước : Bqu =(Lđ-2d)+2lctga =(1.8-20.25)+218tg6o14’= 5.33 m (2.22) Do mĩng cĩ tiết diện vuơng nên Lqu=Bqu = 5.33 m + Diện tích khối mĩng quy ước : Fqu = Lqu Bqu =5.33 5.33 = 28.4 m2 (2.24) + Trọng lượng khối mĩng qui ước : ( kN ) (2.25) Trong đĩ : - Trọng lượng phần mĩng qui ước từ đế đài trở lên :  1136 (KN) (2.26) - Trọng lượng cọc nằm trong khối mĩng qui ước : = 270 (KN) (2.27) Với :=25(kN/m3) - Trọng lượng của các lớp đất dưới đáy mĩng qui ước cĩ độ cao từ mũi cọc đến đáy đài cọc (trừ đi phần thể tích đất bị cọc chốn chỗ) : (2.28) =(28.4-50.1) (19.22+8.210+8.45+9.51)= 4779 (KN) Gqu = 1136 + 270 + 4779 = 6185 ( KN). Kiểm tra áp lực tác dụng lên nền đất tại mũi cọc : Cặp Nmax=2875.2 KN ,Mtu =166.8 KNm, Qtu = 40.4 KN - Tổng trọng lượng tiêu chuẩn của khối mĩng qui ước :  2875.2 + 6185 = 9060.2 (KN) (2.29) - Mơmen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối mĩng qui ước : =166.8 + 40.4 (2+18) = 975(KNm) (2.30) - Ứng suất lớn nhất và nhỏ nhất ở đáy khối mĩng qui ước :  = (2.31) Trong đĩ : 25.23 m3 - Ứng suất trung bình ở đáy khối mĩng qui ước :  338.2 (KN/m2) (2.32) - Cường độ tính tốn của đất nền ở đáy khối mĩng qui ước :  (2.33) Trong đĩ : A,B,D : Các hệ số được tra bảng phụ thuộc vào j của đất nền dưới mũi cọc ,với j =35o27’ tra bảng 1.1 sách nền và mĩng _ Th.S LÊ ANH HỒNG ta cĩ A= 1.67, B=7.69, D= 9.59. m1 ,m2: là hệ số làm việc của đất phụ thuộc tính chất đất nền và tính chất kết cấu của cơng trình ,tra bảng ta cĩ m1=1.2 ,m2 =1.1 ktc : là hệ số dộ tin cậy lấy bằng 1 :trọng lượng riêng của lĩp dất dưới mũi cọc . : Trọng lượng thể tích trung bình của các lớp đất từ mũi cọc trở lên. 10.5(KN/m3) Từ (2.13)=>= 2079.5(KN/m2) Thỏa điều kiện (2.20) (KN/m2) > >0 Cặp Mmax=193.02 KN.m, Ntu = 2433.07 KN, Qtu = 45.45 KN - Tổng trọng lượng tiêu chuẩn của khối mĩng qui ước :  2433 + 6185= 8529 (KN) (2.29) - Mơmen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối mĩng qui ước :  =193+45.45 (2+18) = 1102 (KN.m) (2.30) - Ứng suất lớn nhất và nhỏ nhất ở đáy khối mĩng qui ước :  = (2.31) < (KN/m2) >0 Cặp Mmin= -190 KN.m , Ntu = 2114.6 KN, Qtu =- 45.23KN - Tổng trọng lượng tiêu chuẩn của khối mĩng qui ước :  2114.6 + 6185 = 8299.6 (KN) (2.29) - Mơmen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối mĩng qui ước :  = -190 - 45.23(2+18)= -1094.6 (KN.m) (2.30) - Ứng suất lớn nhất và nhỏ nhất ở đáy khối mĩng qui ước : = (2.31) < (KN/m2) >0 3.1.6.2 Kiểm tra tính lún (theo trạng thái giới hạn thứ hai) Hình 2.3 biểu đồ phân bố ứng suất - Dùng phương pháp phân tầng cộng lún để tính lún cho mĩng . - Ta tiến hành chia lớp đất từ đáy mũi cọc trở xuống thành từng lớp nhỏ hi,chọn hi =1.066 m + Ứng suất bản thân của đất ở đáy khối mĩng quy ước : = = 10.5718 =190.26 (KN/m2) . Trong đĩ : = 10.57(KN/m2) + Ứng suất gây lún ở đáy khối mĩng quy ước : = - = 338.2 – 190.26 = 147.94 (KN/m2) + Phân bố ứng suất trong nền đất : Ứng suất do đất nền : sbtZi = Shi gi (2.34) Ứng suất do tải trọng: sglZi = K0 (2.35) Với , tra trong bảng 3-7 sách “HDĐA NỀN VÀ MĨNG” BẢNG1.3 BẢNG ỨNG SUẤT DO TLBT & ỨNG SUẤT GÂY LÚN Lớp đất Điểm Z (m) Ko (KN/m2) (KN/m2) Cát hạt trung 0 0 1 0 1 147.94 190.26 1 1.066 1 0.4 0.96 142.02 201.52 2 2.132 1 0.8 0.8 118.35 212.79 3 3.198 1 1.2 0.606 89.65 224.06 4 4.264 1 1.6 0.449 66.42 235.33 5 5.33 1 2 0.336 49.70 246.59 Giới hạn nền lấy đến điểm 5 cĩ độ sâu Z = 5.33 m kể từ vị trí mũi cọc trở xuống Ta cĩ : sglZi = 49.70 (KN/m2 ) 0.2sbtZi = 0.2 246.59 = 49.32 (KN/m2) Nên giới hạn nền để tính lún lấy tại điểm 5. Độ lún của nền: + Độ lún tại tâm mĩng được tính theo cơng thức: S = (2.35) Trong đĩ : - E =14160 kN/m2 : Modul biến dạng của lớp đất thứ 4 - Theo TCVN 15-70 : cho mọi loại đất Từ (2.35)=> SA= =0.022m = 2.2 cm Vậy : SA = 2.2 (cm) Thỏa điều kiện lún cho phép. 3.1.6.3 Xác định chiều cao của đài +Để đảm bảo điều kiện chọc thủng qua đài, chiều cao làm việc của đài ho được xác định từ điều kiện : (2.36) Hình 2.4 Đài cọc dưới cột Trong đĩ : Lực gây chọc thủng là tổng phản lực của các đầu cọc nằm ngồi tháp chọc thủng ở phía cĩ phản lực max. Pct =4Pmax =4756 = 3024 KN Utb : giá trị trung bình của chu vi hai đáy của tháp xuyên thủng . Đáy lớn : Ul= 4800 = 3200mm Đáy bé : Ub= 2(350+450)= 1600mm Utb =0.5(3200+1600) =2400mm Từ (1.36)=> Chọn hđ =1.2m sẽ đảm bảo điều kiện chọc thủng qua đài. 3.3.7 Tính tốn cốt thép cho đài cọc Hình 2.5 Vị trí ngàm của đài mĩng Ta xem đài cọc làm viêc như một consle ngàm vào cột tại mép cột ,lực tác dụng chính là phản lực đầu cọc. - Mơmen tương ứng với mặt ngàm I-I: . (2.37) Với P1 = P2 = Pmax = 756 KN r1 =0.475 m Từ (2.37)=>MI = (756 + 756) 0.475 = 718.2 (KNm) - Diện tích cốt thép đặt cho đài cọc theo phương cạnh ngắn : Chọn a=5cm , ho = hđ – a = 120 – 15 =105(m). = 27. 143 cm2 (2.38) Chọn 13f 18 (As = 33.085 cm2) - Khoảng cách cốt thép bố trí : (2.39) - Mơmen tương ứng với mặt ngàm II-II: . (2.40) Với P3 = Pmin = 626 KN P2 = Pmax = 756 KN r1 =0.525m Từ (2.40)=>MI = (756+626) 0.525= 725.55 (KNm) - Diện tích cốt thép đặt cho đài cọc theo phương cạnh dài : Chọn a=5 cm , ho = hđ – a = 120 – 15 =105(m). = 27.42 cm2 Chọn 13f 18 (As =33.085 cm2) - Khoảng cách cốt thép bố trí : 3.2 .TÍNH TỐN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP CHO CỌC 3.2.1.Kiểm tra cọc khi vận chuyển - Khi vận chuyển dọc theo chiều dài của cọc ,trên tiết diện của cọc sẻ chia làm hai miền :miền chịu nén và miền chịu kéo.Tương ứng với nĩ thì cốt thép trong cọc sẻ chia làm hai thớ :thớ chịu kéo va thớ chịu nén - Do đĩ để đảm bảo cho cọc khơng bị phá hoại trong quá trình vận chuyển thì ta bố trí các mĩc cẩu ở các điểm cách đầu và mũi cọc những khoảng cố định sao chotrị sơ tuyệt đối mơmen dương lớn nhất bằng trị sơ tuyệt đối mơmen âm lớn nhất . -Trọng lượng bản thân của cọc q = n b ´ h ´ gbt = 1.5 0.3 ´ 0.3 ´ 25 = 3.375 (kN/m) n = 1.5 là hệ số vượt tải kể đến khi vận chuyển cọc gặp đường xấu làm chấn động mạnh cọc và các sự cố khác ở cơng trường khi thi cơng cọc. g = 2500 daN/m3 – dung trọng của bêtơng - Moment lớn nhất mà mỗi thớ phải chịu là: = = = 5.85 (kNm) (2.41) Hình 2.6 Sơ đồ tính khi vận chuyển cọc 3.2.2 Kiểm tra khi dựng cọc - Khi dựng cọc thì dọc theo chiều dài cọc, cọc củng chịu uốn nén . Vì ta chỉ bố trí 2 mĩc cẩu nên cĩ 2 vị trí cĩ moment lớn nhất : Hình 2.7 Sơ đồ tính khi lắp dựng cọc - Mơmen lắp cẩu : Mtt 2max= = = 11.81 kNm (2.42) - Từ (1.41) và (1.42) Þ= 11.81KNm - Lượng thép trong mỗi miền của cọc là: (2.13) x=1-< xR = 0,595 (2.44) g=1-0.5x =1-0.5´0.03= 0.985 (2.45) Chọn 2f16(As== 4.02 cm2) (2.46) => Như vậy ban đầu ta chọn 4f16 =8.04 cm2 là hợp lí Ta bố trí cốt thép ngang trong cọc theo cấu tạo. 3.2.3 Tính mĩc cẩu Hình 2. Sơ đồ tính mĩc cẩu - Ta thấy trường hợp nguy hiểm nhất cho mĩc treo là khi cọc trong trường hợp dựng lắp vì lúc này chỉ sử dụng một mĩc treo nâng tồn bộ trọng lượng cọc .Ta cĩ lực để nâng cọc tối thiểu phải bằng : F q ´ l ´ n = 3.375 9´1.5 = 22.78 (KN) Þ Diện tích thép : = 0.813 (cm2) (2.45) - Vậy ta chọn 1 f14 ( As = 1.539 cm2) làm mĩc treo là thỏa mãn. 3.3.4 Kiểm tra chuyển vị ngang Hình 2.8 Sơ đồ chuyển vị của cọc trong đất : Chuyển vị ngang do lực Qo =1 (m/KN) : Gĩc xoay do lực Qo =1 (1/KNm) : Gĩc xoay do lực Mo =1 (1/KNm) (2.46) (2.47) (2.48) Trong đĩ : Ao ,Bo, Co ,là các hệ số tra bảng G.2 TCXD 205:1998 tùy thuộc vào chiều sâu tính đổi của hần cọc trong đất Le Khi tính tốn cọc chiu tải trọng ngang , thực chất cọc chỉ làm việc với một đoạn cọc cĩ chiều dài lah tính từ đáy đài cịn gọi là chiều sâu ảnh hưởng của nền đất khi cọc chịu lực ngang Chiều sâu ảnh hưởng được xác định từ cơng thức thực nghiệm: lah= 2.(d+1)= 2´ (0.3+1) = 2.6 (m) Hệ số biến dạng (2.49) bc : Chiều rộng quy ước của cọc D< 0.8m thì bc =1.5d+0.5=1.50.25+0.5 = 0.95 m Eb mơ đun đàn hồi ban đầu của cọc ,bê tơng cĩ cấp độ bền B25 => E b=30.103 (PMa) I :momem quán tính : K : hệ số tỉ lệ ,trang bảng G1 TCXD 205:1998 ,Lớp 1 độ sệt B=0.42 => K=550(T/m4) Từ (2.49)=>= 0.49(m-1) Le = abd.L =0.4918.7=9.16 (m) >4m tra bảng G.2 TCXD 205:1998 ta cĩ Ao = 2.441 , Bo = 1.621 , Co = 1.751 Từ (2.46) =>=0.01(m/T) Từ (2.47) =>=0. 0033 (m/T) Từ (2.48) =>=0.0017 (m/T) + Mơmen tại ngàm được xác định : (2.50) lo : chiều cao tự do của cọc, khi ngàm hẳn trong đất thì lo= 0. Từ (2.50)=>= - 18.04(KNm) Từ (2.50)=>= - 15.69 (KNm) +Chuyển vị ngang và gĩc xoay của cọc : (2.51) (2.52) Từ (2.51)=> = 0.0015 m Từ (2.51)=> = 0.0005 m Từ (2.52)=> = -210-5m Từ (2.52)=> = 2.410-5 m Kiểm tra độ bền của đất nền xung quanh cọc chịu lực ngang : (2.54) (2.55) Trong đĩ : Ze : chiều sâu tính đổi Vì Le =9.16 m>2.5: tại độ sâu Z =0.85=> Ze = abd Z = 0.490.85=0.4165 m tra bảng G.3 trang 76 TCXD 205:1998 ta cĩ : A1 = 1 , B1 =0.4165 , C1 =0.085 , D1 =0.017 , Từ (2.55)=>= 43 (kPa) (2.56) Trong đĩ : gI =19.2 (KN/m3) ,jI =28o25’ , CI =2.1MPa ,hệ số ,hệ số Hệ số : (2.57) Mp : momen do tải trọng ngồi thường xuyên ,tính tốn ở tiết diện tại mức mũi cọc . Mv : momen do tải trọng tạm thời Le =15.663 >5 lấy Từ (2.57)=> Từ (2.56)=>=521 (kPa) Ta thấy ( thỏa) 3.TÍNH MĨNG M1(cột B và cột E) Nội lực: Ntc0 = 3253.05KN => Ntt0 = Ntc0 n = 3253.051.15= 3741KN. Mtco = -8.71 KNm => Mtto = Mtcon = -8.71 1.15= -10.02 KNm. Qtco = -5.79 KN => Qtto = Qtco n = -5.791.15 = - 6.66 KN. Trong đĩ n: hệ số vượt tải ,lấy n=1.15 3.1 Chọn chiều sâu chơn mĩng - Chọn chiều sâu chơn mĩng thoả điều kiện làm việc của mĩng cọc đài thấp( nghĩa là thoả điều kiện cân bằng tải ngang và áp lực bị động ) . Giả sử : mĩng được chơn trong lớp đất 1 Bđ=1m thì ta sẽ cĩ : - Kiểm tra điều kiện mĩng làm việc là mĩng cọc đài thấp áp dụng theo cơng thức như sau: hmin=tg(450-j /2)*0.84 m . (2.1) -Để đầu cọc khơng dich chuyển và cột khơng bị uốn ta phải đặc cọc ở độ sâu sao cho đủ ngàm vào đất : hm > 0.7* hmin = 0.588 m Vậy chọn hm = 2m Sức chịu tải của cọc theo vật liệu : Pvl = 1631.83(KN). Sức chịu tải của cọc theo cơ lý đất nền : = 909 (KN). Sức chịu tải của cọc theo cường độ đất nền : = 853(KN). Từ các kết quả trên ta cĩ sức chịu tải của cọc thi cơng bằng phương pháp đĩng là : [ P ] = min( Pvl ; ; Qa ) = = 853 (kN). 3.2Xác định số lượng cọc và bố trí cọc - Aùp lực tính toán giả định tác dụng lên đế đài do phản lực đầu cọc gây ra: Ptt = = = 1053(kN/m2) - Diện tích sơ bộ đế đài: Ađ = = = 3.715(m2) Với : + hm : chiều sâu chôn móng. + gtb = 20 (KN/m) : Trọng lượng riêng trung bình của đài và đất trên đài  - Trọng lượng của đài và đất trên đài được xác định sơ bộ như sau : Nđtt = n Ađ hm gtb (kN) =1.153.715220 =171 (KN) - Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài: SNtt = Ntt0 + Nttđ (kN) =3741+171 = 3912(KN) - Số lượng cọc sơ bộ : nc = = = 5.5( cọc ) Với b =1.2¸1.6 là hệ số khi kể đến ảnh hưởng của moment.Chọn b =1.2 Chọn 6 cọc để bố trí . 3.3 Kiểm tra phản lực đầu cọc: Hình 2.9 Sơ đồ bố trí cọc mĩng M1. - Hệ số vượt tải: n=1.15 - Kiểm tra điều kiện : Pmax £ , Pmin ³ 0 (2.16) -Diện tích thực tế của đài cọc : Ađ = Lđ Bđ=1.52.4= 3.6 m2 - Trọng lượng bản thân đài và đất đắp trên đài: Gđ = =1.152023.6 = 165.6 (KN) (2.17) - Tổng mơment dưới đáy đài: = Mtt0 + Qott.hm = -10.02 -6.662= - 23.34(KNm) (2.18) - Tổng tải thẳng đứng tại đáy đài: Ntt = Ntt0 + Gđ =3741+165.6= 3906.6 (KN) - Tải trọng truyền xuống cọc vì Mx=0 ta cĩ cơng thức sau : = (2.19) Pmax = 828.93(KN) < = 853(KN) Pmin = 651.1 (KN) > 0 => cọc làm việc chịu nén. =>Thỏa điều kiện (2.16). 3.4 Kiểm tra ứng suất dưới mũi cọc 3.4.1 Kiểm tra ổn định nền dưới mũi cọc + Điều kiện ứng suất dưới mũi cọc : < 1.2 ; <  ; (2.20) > 0 . + Gĩc ma sát trong trung bình theo chiều dài cọc lc: Lớp đất Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3 Lớp 4 Gĩc ma sát trong jII(độ) 14o26’ 8o2’ 28o2’ 35o27’ Chiều dày lớp đất h (m) 4 10 5 1 = 24o56’ (2.21) Gĩc truyền lực +Kích thước khối mĩng qui ước : Bề rộng của đáy khối khối quy ước : Bqu =(Bđ-2d)+2lctga = (1.5-20.2)+218tg6o14’= 5.03 m (2.22) Lqu =(Lđ-2d)+2lctga = (2.4-20.2)+218tg6o14’= 5.93 m (2.23) + Diện tích khối mĩng quy ước : Fqu = Lqu Bqu =5.035.93= 29.82m2 (2.24) + Trọng lượng khối mĩng qui ước : ( kN ) (2.25) Trong đĩ : Trọng lượng phần mĩng qui ước từ đế đài trở lên  1193 (KN) (2.26) Trọng lượng cọc nằm trong khối mĩng qui ước = 324 (KN) (2.27) Với :=25(kN/m3) Trọng lượng của các lớp đất dưới đáy mĩng qui ước cĩ độ cao từ mũi cọc đến đáy đài cọc (trừ đi phần thể tích đất bị cọc chốn chỗ)  (2.28) =(29.82 - 60.12) (19.24+8.210+8.45+9.51) = 6119.73 (KN) Gqu = 1193 +324 + 6119.73 =7636 KN. Kiểm tra áp lực tác dụng lên nền đất tại mũi cọc : Cặp Nmax=3253.05 KN ,Mtu = -8.71KNm,Qtu =-5.79KN - Tổng trọng lượng tiêu chuẩn của khối mĩng qui ước :  3253.05 + 7636 = 10889 (KN) (2.29) - Mơmen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối mĩng qui ước :  = -8.71+(-5.79) (2+18) = - 124.51(KNm) (2.30) - Ứng suất lớn nhất và nhỏ nhất ở đáy khối mĩng qui ước :  = (2.31) Trong đĩ : 29.48 m3 - Ứng suất trung bình ở đáy khối mĩng qui ước :  367.17 (KN/m2) (2.32) - Cường độ tính tốn của đất nền ở đáy khối mĩng qui ước :  (2.33) Trong đĩ : A,B,D : Các hệ số được tra bảng phụ thuộc vào j của đất nền dưới mũi cọc ,với j =35o27’ tra bảng 1.1 sách nền và mĩng _ Th.S LÊ ANH HỒNG ta cĩ A= 1.67, B=7.69, D= 9.59. m1 ,m2: là hệ số làm việc của đất phụ thuộc tính chất đất nền và tính chất kết cấu của cơng trình ,tra bảng ta cĩ m1=1.2 ,m2 =1.1 ktc : là hệ số dộ tin cậy lấy bằng 1 :trọng lượng riêng của lĩp dất dưới mũi cọc . : Trọng lượng thể tích trung bình của các lớp đất từ mũi cọc trở lên. 10.5(KN/m3) Từ (2.13)=>= 2079.5(KN/m2) Thỏa điều kiện (2.20) (KN/m2) > >0 Cặp Mmax=189.68 KNm , Ntu = 3097.62KN, Qtu = 41.27 KN. - Tổng trọng lượng tiêu chuẩn của khối mĩng qui ước :  3097.62+ 7636 = 10733.62 (KN) (2.29) - Mơmen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối mĩng qui ước :  =189.68 + 41.27(2+18) = 1015.08 (KNm) (2.30) - Ứng suất lớn nhất và nhỏ nhất ở đáy khối mĩng qui ước :  = (2.31) Trong đĩ : 29.48 m3 < (KN/m2) >0 Cặp Mmin=-204.49 KN , Ntu =3074.68 KN, Qtu =-51.69 KN. - Tổng trọng lượng tiêu chuẩn của khối mĩng qui ước  3074.68 +7636 = 10710.68 (KN) (2.29) - Mơmen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối mĩng qui ước :  = -204.49 +(-51.69)(2+18) = -1238.29 (KNm) (2.30) - Ứng suất lớn nhất và nhỏ nhất ở đáy khối mĩng qui ước : = (2.31) Trong đĩ : 29.48 m3 < (KN/m2) >0 3.4..2 Kiểm tra tính lún (theo trạng thái giới hạn thứ hai) - Dùng phương pháp phân tầng cộng lún để tính lún cho mĩng . - Ta tiến hành chia lớp đất từ đáy mũi cọc trở xuống thành từng lớp nhỏ hi,chọn hi = 1.006 m + Ứng suất bản thân của đất ở đáy khối mĩng quy ước : = = 10.5720 = 211.4 (KN/m2) . Trong đĩ : = 10.57(KN/m2) + Ứng suất gây lún ở đáy khối mĩng quy ước : = - = 367.17 – 211.4 = 155.77 (KN/m2) + Phân bố ứng suất trong nền đất : Ứng suất do đất nền : sbtZi = Shi gI (2.34) Ứng suất do tải trọng: sglZi = K0 (2.35) Với , tra trong bảng 3-7 sách “HDĐA NỀN VÀ MĨNG” Hình 2.10 Biểu đồ phân bố ứng suất Bảng 1.3. Bảng ứng suất do TLBT & ứng suất gây lún. Lớp đất Điểm Z (m) Ko (KN/m2) (KN/m2) Cát hạt trung 0 0 1.2 0 1 155.77 211.40 1 1.006 1.2 0.4 0.968 150.79 222.03 2 2.012 1.2 0.8 0.83 129.29 232.67 3 3.018 1.2 1.2 0.652 101.56 243.30 4 4.024 1.2 1.6 0.496 77.26 253.93 5 5.03 1.2 2 0.379 59.04 264.57 Giới hạn nền lấy đến điểm 5 cĩ độ sâu Z = 5.03 m kể từ vị trí mũi cọc trở xuống. Ta cĩ : sglZi = 59.04 (KN/m2 ) 0.2sbtZi = 0.2 264.57 = 54.9 (KN/m2) Giới hạn nền để tính lún lấy tại điểm 5. Độ lún của nền: + Độ lún tại tâm mĩng được tính theo cơng thức: S = (2.35) Trong đĩ : - E =14160 kN/m2 : Modul biến dạng của lớp đất thứ 4 - Theo TCVN 15-70 : cho mọi loại đất Từ(2.35)=>SA= =0.032 m = 3.2 cm. Vậy : SA = 3.2 (cm) Thỏa điều kiện lún cho phép. 3.4..3 Xác định chiều cao của đài +Để đảm bảo điều kiện chọc thủng qua đài, chiều cao làm việc của đài ho được xác định từ điều kiện : (2.36) Hình 2.15 Đài cọc dưới cột Trong đĩ : Lực gây chọc thủng là tổng của các đầu cọc nằm ngồi tháp chọc thủng ở phía cĩ phản lực max . Pct =4Pmax =4828.93= 3315.72KN Utb : giá trị trung bình của chu vi hai đáy của tháp xuyên thủng . Đáy lớn : Ul=2(1500+600) = 4200 mm Đáy bé : Ub=2(350+450) = 1600 mm Utb =0.5(4200+1600) = 2900 mm Từ (1.36)=> Chọn hđ =1.2m sẽ đảm bảo điều kiện chọc thủng qua đài. 3.5 Tính tốn cốt thép cho đài cọc Hình 2.16 Vị trí ngàm của đài mĩng Ta xem đài cọc làm viêc như một consle ngàm vào cột tại mép cột ,lực tác dụng chính là phản lực đầu cọc - Mơmen tương ứng với mặt ngàm I-I: . (2.37) Với P1 = Pmax = 828.93 KN r1 =0.525m Từ (2.37)=>MI = (828.93+828.93) 0.525= 870.37 (KNm) - Diện tích cốt thép đặt cho đài cọc theo phương cạnh ngắn : Chọn a=5cm , ho = hđ – a = 150 – 30 =120(m). = 32.89cm2 (2.38) Chọn 14f 18 (As =35.63cm2) - Khoảng cách cốt thép bố trí : (2.39) - Mơmen tương ứng với mặt ngàm II-II: . (2.40) Với P1 = Pmax = 828.93 KN P2 = Ptb = 740.015 KN P3 = Pmin = 651.1 KN r1 =0.275m Từ (2.40)=>MI = (828.93+704.015 + 651.1) 0.275= 610.5 (KNm) - Diện tích cốt thép đặt cho đài cọc theo phương cạnh dài : Chọn a=5cm , ho = hđ – a = 120 – 15 =105(m). = 23.07cm2 Chọn 15f 18 (As =38.175cm2) - Khoảng cách cốt thép bố trí : 4. TÍNH TỐN MĨNG M3 ( cột C& cột D) 4.1. Nội lực Ntc0 = 2495.32 KN => Ntt0 = Ntc0 n = 2495.321.15= 2869.6 KN. Mtco = 10.95 KNm => Mtto = Mtcon = 10.95 1.15= 12.59 KNm. Qtco = 7.34 KN => Qtto = Qtco n = 7.341.15 = 8.44 KN. Trong đĩ : hệ số vượt tải ,lấy n=1.15 4.2. Chọn chiều sâu chơn mĩng - Chọn chiều sâu chơn mĩng thoả điều kiện làm việc của mĩng cọc đài thấp( nghĩa là thoả điều kiện cân bằng tải ngang và áp lực bị động ) . Giả sử : mĩng được chơn trong lớp đất 1 Bđ=1m thì ta sẽ cĩ : - Kiểm tra điều kiện mĩng làm việc là mĩng cọc đài thấp áp dụng theo cơng thức như sau: hmin=tg(450-j /2)*0.84 m . (2.1) -Để đầu cọc khơng dich chuyển và cột khơng bị uốn ta phải đặc cọc ở độ sâu sao cho đủ ngàm vào đất : hm > 0.7* hmin = 0.588 m Vậy chọn hm = 2m Sức chịu tải của cọc theo vật liệu : Pvl = 1631.83(KN). Sức chịu tải của cọc theo cơ lý đất nền : = 909 (KN). Sức chịu tải của cọc theo cường độ đất nền : = 853(KN). Từ các kết quả trên ta cĩ sức chịu tải của cọc thi cơng bằng phương pháp đĩng là : [ P ] = min( Pvl ; ; Qa ) = = 853 (kN). 4.3.Xác định số lượng cọc và bố trí cọc - Aùp lực tính toán giả định tác dụng lên đế đài do phản lực đầu cọc gây ra: Ptt = = = 1053(kN/m2) - Diện tích sơ bộ đế đài: Ađ = = = 2.85(m2) Với : + hm : chiều sâu chôn móng. + gtb = 20 (KN/m) : Trọng lượng riêng trung bình của đài và đất trên đài  - Trọng lượng của đài và đất trên đài được xác định sơ bộ như sau : Nđtt = n Ađ hm gtb (kN) =1.152.85220 =131.1 (KN) - Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài: SNtt = Ntt0 + Nttđ (kN) =2869.6 + 131.1 = 3000.7(KN) - Số lượng cọc sơ bộ : nc = = = 4.2( cọc ) Với b =1.2¸1.6 là hệ số khi kể đến ảnh hưởng của moment.Chọn b =1.2 Chọn 5 cọc để bố trí . Vậy mĩng M3 giống mĩng M1. Ta bố trí và chọn thép giống mĩng M1. Bố trí thép được thể hiện chi tiết trong bản vẽ nền mĩng. cccĩĩĩddd CHƯƠNG III THIẾT KẾ MĨNG CỌC KHOAN NHỒI 3.1. ƯU, NHƯỢC ĐIỂM VÀ PHẠM VI ÁP DỤNG Theo qui phạm ta cĩ thể coi cọc nhồi cĩ đường kính D > 60cm là cọc nhồi đường kính lớn. Các cơng trình nhà cao tầng thường cĩ tải trọng truyền xuống mĩng lớn, với điều kiện địa chất cơng trình ở Thành phố Hồ Chí Minh tầng đất tốt nằm ở độ sâu lớn, lại trong vùng dân cư đơng đúc, thường là xây chen cho nên cọc khoan nhồi đường kính lớn được dùng khá nhiều. Trong xây dựng cầu, cọc nhồi đường kính lớn cũng đã được ứng dụng làm mĩng cầu Việt Trì, cầu Mỹ Thuận … 3.1.1. Ưu điểm Sức chịu tải lớn, cĩ thể đạt hàng nghìn tấn. Số lượng cọc cho mỗi mĩng ít. Khi thi cơng khơng gây chấn động đáng kể nên khơng ảnh hưởng về phương diện chấn động đối với cơng trình lân cận. Khơng gây tiếng ồn đáng kể như khi đĩng cọc. Nếu chịu tải đúng tâm thì cĩ thể khơng đặt cốt thép cho cọc mà chỉ cần đặt thép chờ để liên kết vời đài cọc hoặc với cột, do vậy tiết kiệm được thép … 3.1.2. Nhược điểm Giá thành cịn cao so với các loại cọc khác. Khi thi cơng, việc giữ thành hố khoan cĩ thể rất khĩ khăn. Khi khoan để tạo cọc nhồi đường kính lớn gần mĩng các ngơi nhà đang sử dụng nếu khơng dùng ống chống vách đầy đủ hay khơng dùng cọc ván để kè neo cẩn thận thì mĩng cơng trình lân cận cĩ thể bị hư hỏng. Chất lượng bêtơng cọc thường thấp vì khơng được đầm. Trong thực tế gặp khơng ít trường hợp cọc nhồi bị khuyết tật trầm trọng. Khi cọc đã thi cơng xong nếu phát hiện ra khuyết tật trầm trọng thì việc xử lý gặp rất nhiều khĩ khăn và rất tốn kém. Khi cọc nhồi đường kính lớn cĩ chiều dài lớn thì trọng lượng bản thân của cọc tính đến chân cọc sẽ lớn làm tăng tải trọng truyền xuống nền. 3.1.3. Phạm vi áp dụng Thích hợp với tất cả các loại nền đất, đá. Thích hợp cho mĩng cĩ tải trọng lớn như: nhà cao tầng cĩ tầng hầm, các cơng trình cầu, v.v.. .. 3.2. THIẾT KẾ MĨNG CỌC KHOAN NHỒI DƯỚI CỘT Theo TCXD 205 : 1998, cọc và mĩng cọc được thiết kế theo các trạng thái giới hạn. Trạng thái giới hạn của mĩng cọc được phân thành hai nhĩm: Nhĩm thứ nhất gồm các tính tốn: Sức chịu tải giới hạn của cọc theo điều kiện đất nền; Độ bền của vật liệu làm cọc và đài cọc; Độ ổn định của cọc và mĩng; Nhĩm thứ hai gồm các tính tốn: Độ lún của nền cọc và mĩng; Chuyển vị ngang của cọc và mĩng; Hình thành và mở rộng vết nứt trong cọc và đài cọc bằng bê tơng cốt thép. Tải trọng tác dụng xuống mĩng: -Từ kết quả giải nội lực khung bằng phần mềm Sap version 10. ta chọn ra các giá trị nội lực nguy hiểm nhất truyền xuống chân cột để tiến hành thiết kế mĩng trục 4. Bảng 2.1. Bảng tổ hợp nội lực tính mĩng. Vị trí Mmax (KN.m) Ntư ( KN) Qtư ( KN) Mmin (KN.m) Ntư ( KN) Qtư ( KN) Nmax ( KN) Mtư (KN.m) Qtư ( KN) CỘT A 190.43 -1781.52 44.80 -192.68 -2099.99 -45.88 -2659.48 -166.89 -40.82 CỘT B 189.68 -3497.62 41.27 -204.49 -3074.68 -51.69 -3253.05 -8.71 -5.79 CỘT C 89.55 -1962.38 48.20 -79.73 -1742.74 45.88 -2495.32 10.95 7.34 CỘT D 63.74 -2022.09 18.97 -67.85 -1795.93 -36.02 -2389.23 -4.19 -2.94 CỘT E 200.01 -2627.09 47.90 -194.16 -2650.03 -45.06 -3424.19 3.45 1.81 CỘT F 193.02 -2433.07 45.45 -190.09 -2114.59 -45.23 -2875.21 166.80 40.41 Mmax, Ntu chịu tải lệch tâm lớn, Mmin, Ntu chịu tải lệch tâm bé, Nmax, Mtu chịu nén lớn nhất, ta dùng cặp này để chọn diện tích đế mĩng, sau đĩ dùng diện tích này kiểm tra lại sự làm việc lệch tâm với 2 cặp cịn lại. 3.2.1. Thiết kế mĩng M2 (cột A & cột F) Tải trọng: Ntco = 2875.21KN => Ntto = Ntco n = 2875.211.15=3306.5KN. Mtco = 166.8 KNm => Mtto = Mtcon = 166.8 1.15=191.82 KNm. Qtco =40.41 KN => Qtto = Qtco n = 40.411.15 = 46.47KN. Chọn vật liệu làm cọc: Bêtơng B25 :Rb = 14.5 (MPa) ; Rbt = 1.05 (MPa). Mơđun đàn hồi :Eb = 30x103 ( MPa). Thép AII (þ<=10) :Rs = 280 (MPa). Thép AIII(þ>10) :Rs = 365 (Mpa). Mơđun đàn hồi :Es= 21x104(Mpa). Es= 20x104(Mpa). 3.2.1.1. Chọn tiết diện cọc: - Để chọn được đường kính cọc và chiều sâu hạ cọc thích hợp nhất cho điều kiện địa chất và tải trọng của cơng trình, cần phải đưa ra phương án kích thước khác nhau để so sánh lựa chọn. Độ sâu đặt mĩng là -2m. Tuy nhiên trong khuơn khổ thời gian của đồ án này ta chọn tính cọc cĩ đường kính D=600 mm, phù hợp với khả năng thi cơng cọc khoan nhồi ở nước ta hiện nay. - Chọn chiều dài cọc là L=18 m cắm sâu vào lớp cát hạt trung số 4 cĩ các chỉ tiêu cơ lí sau: Độ ẩm tự nhiên W (%) : 38.42 Dung trọng tự nhiên : 19.5 Dung trọng đẩy nổi : 9.5 Độ sệt (B) : 0.21 Gĩc ma sát trong :35o Lực dính Ctc (kg/cm2) :0 Đây là lớp đất tốt. Như vậy đáy mũi cọc nằm ở độ sâu –20m kể từ mặt đất tự nhiên. - Theo TCXD(205:1998) :Hàm lượng cốt thép m% = (0.4%-0.65%). As =( 0.40.6)%Ab = =(0.001230.00183) m2. Þ Chọn 12f16 cĩ Fa = 24.132 cm2. 3.2.1.2. Cấu tạo cọc 3.2.1.3. Sơ bộ chọn chiều sâu đáy đài và các kích thước  - Chọn chiều cao đài mĩng là hđ = 1.5 m. - Chiều sâu đặt đáy đài tính từ cốt mặt đất tự nhiên là -2.0m. - Chân cọc cắm sâu vào lớp cát hạt trung (lớp đất 4) một đoạn 1 m. Chất lượng bê tơng cọc nhồi phần đầu cọc thường kém do đĩ đập vỡ bêtơng đầu cọc cho chừa cốt thép ra một đoạn 50cm và ngàm vào đài. Phần cọc ngàm vào đài 15 (cm). - Chiều sâu đặt đáy đài nhỏ nhất được thiết kế với yêu cầu cân bằng áp lực ngang theo giả thiết tải ngang hồn tồn do lớp đất trên từ đáy đài tiếp nhận. 3.2.1.4 Tính tốn sức chịu tải của cọc khoan nhồi Theo vật liệu làm cọc - Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc được xác định theo cơng thức: Trong đĩ : =1: hệ số uốn dọc phụ thuộc vào độ mảnh của cọc xuyên qua lớp đất yếu với chiều dài tính tốn. Rb : Cường độ chịu nén tính tốn của bê tơng cọc nhồi, với bêtơng mác B25 cĩ Rb = (daN/cm2) và khơng lớn hơn 6000 (kN/m2).Với R là mác bêtơng. Rs : Cường độ chịu nén tính tốn của cốt thép, với cốt thép nhĩm AII cĩ Rb = (daN/cm2).với Rc là giới hạn chảy của thép. + Khi thép cĩ d28 mm thì Rb = (kN/m2) và khơng lớn hơn 220000 (kN/m2). + Khi thép cĩ d>28 mm thì Rb = (kN/m2) và khơng lớn hơn 200000 (kN/m2). Ab: Diện tích tiết diện của bê tong. As: Diện tích tiết diện của cốt thép dọc As = 24.132 (cm2). Từ đĩ ta cĩ KN. Theo chỉ tiêu cơ lý đất nền - Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền (TCVN 205-1998). - Sức chịu tải cho phép của cọc. - Trong đĩ Qtc sức chịu tải của cọc nhồi cĩ và khơng cĩ mở rộng ở đáy cũng như cọc chịu tải nén đúng tâm được xác định theo cơng thức: (TCVN 205 – 1998). (A.7) m: Hệ số điều kiện làm việc trong điều kiện tựa lên đất sét cĩ độ no nước G < 0.85 lấy m = 0.8 các trường hợp cịn lại lấy m = 1. mR : Hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc. Lấy m = 1 trong mọi trường hợp trừ khi cọc mở rộng đáy bằng cách nổ mìn lấy m = 1.3, cịn khi thi cơng cọc cĩ mở rộng đáy bằng phương pháp đổ bê tơng dưới nước lấy m = 0.9. qp : Cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc (kN/m2 ). fi : Ma sát bên của cọc tại lớp đất thứ i(kN/m2 ). li : Chiều dày lớp đất thứ i mà cọc đi qua (m). u: Chu vi mặt cắt ngang cọc (m). Ap : Diện tích mũi (m2). mf : Hệ số điều kiện làm việc của đất ở mặt bên của cọc. qp = 2913.79 (kN/m2 ):được tính tốn từ cơng thứ (A-8) áp dụng đối với cọc nhồi tựa lên cát( TC 205-1998). (A.8) Trong đĩ: được tra bảng A.6 TCXD 205-1998, =0.24 , phụ thuộc vào gĩc ma sát trong của đất. phụ thuộc vào tỷ số L/dp=25/0.8=31, dp là đường kính cọc. L = 18 m chiều dài cọc. : trọng lượng thể tích đất dưới mũi cọc, cĩ xét đến sự đẩy nổi trong nước. =9.5 kN/m3. : trọng lượng thể tích trung bình của các lớp đất trên mũi cọc cĩ xét đến sự đẩy nổi trong nước. qp = 0.750.24(9.50.871.3+0.710.5118127) = 2913.79 KN/m2. BẢNG TÍNH GIÁ TRỊ Lớp đất Li(m) Zi(m) mf fsi(kN/m2) mf*Li*fsi (kN/m) 1 2 2 0.6 21 25.2 2 4 0.6 27 32.4 2 2 6 0.6 36.5 43.8 2 8 0.6 38.5 46.2 2 10 0.6 40 48 2 12 0.6 42 50.4 2 14 0.6 43.5 52.2 3 2 16 0.6 52 62.4 2 18 0.6 53.5 64.2 1 19 0.6 55.5 33.3 4 1 20 0.6 80 96 554.1 Vậy Qtc = 1x 2915.79 x 0.282+ 3.14 x 0.6 x 554.1 = 1866.18 kN. . . - Sức chịu tải của cọc Qc = min(Qvl,Qa) = ( 2222.2, 1555.15) = 1555.15 kN. 3.2.1.5. Xác định số lượng cọc - Ta cĩ áp lực tính tốn do phản lực đầu cọc tác dụng lên đáy đài: ptt = == 480 (kN/m2 ) Diện tích sơ bộ của đáy đài: = = 7.58 m2. Chọn a=2.1 m, b=3.0m. Trong đĩ: Ntt0 - lực dọc tính tốn xác định tại đỉnh đài, lấy giá trị lớn nhất khi tổ hợp tải trọng tác dụng. Ntt0 = Ntt max = 3306.5 kN h : chiều sâu chơn mĩng; h = 2m. n : hệ số vượt tải n = 1,1 gtb : là trị trung bình trọng lượng riêng của đài và đất trên các bậc đài, tạm lấy gtb=20 (kN/m3). - Trọng lượng tính tốn sơ bộ của đài và đất trên đài: Nttsb = n.Fsb. h.gtb = 1.1 x 7.58 x 2 x 20 = 333.5 kN - Số lượng cọc sơ bộ: nc = = = 2.8 (cọc). - Chọn thực tế nc = 4 cọc để bố trí cho mĩng. - Khoảng cách giữa các tim cọc ³ 3d = 1.8 m; Khoảng cách từ tim cọc đến mép đài ³ 0,7d lấy bằng 0.6m; Mặt bằng bố trí cọc cho mĩng như hình vẽ sau: 3.2.1.6 Kiểm tra lực tác dụng lên cọc Trường hợp tải Nott (kN) Mott (kNm) Qott (kN) (Nmax, Mtu, Qtu) 3306.5 191.82 46.47 - Từ mặt bằng bố trí cọc ta cĩ diện tích đáy đài thực tế là: Ftt = 3.0´ 2.1 = 6.3 (m2). - Trọng lượng của đài và đất trên đài sau khi bố trí cọc Nttđ = n.Ftt. hđ.gtb= 1.1 ´ 6.3´ 1.5 ´ 20 = 207.9 kN - Lực dọc tính tốn xác định đến đỉnh đài: Ntt = N0tt + Nttđ = 3306.5+ 207.9 = 3514.4 kN - Lực truyền xuống cọc được xác định bằng cơng thức sau: nc = 2 là số lượng cọc trong mĩng. Mytt : là mơ men uốn tính tốn tương ứng quanh trục trục y, ta cĩ : Mytt = M0ytt = 191.82 kNm xmax (m): khoảng cách từ tim cọc biên đến trục X. xi, (m): khoảng cách từ trục cọc thứ i đến các trục đi qua trọng tâm diện tích tiết diện các cọc tại mặt phẳng đáy đài (xem sơ đồ bố trí cọc). Thay số vào ta cĩ : Pttmax = 1827 kN Pttmin = 1757 kN Ptttb = 1792 kN Ta thấy : Pc=1.1x25x Fcxlc = 1.1 x 25 x 0.282 x18 = 139.6 kN Pmax + Pc = 1827 + 139.6 = 1966.6 kN< Qvl= 2222.2 kN. Pmin > 0 : cọc chỉ chịu nén , khơng cần kiểm tra nhổ. Thỏa điều kiện lực đứng tác dụng lên cọc Kiểm tra với 2 cặp cịn lại : Trường hợp tải Nott (kN) Mott (kNm) Qott (kN) (Mmax, Mtu, Ntu) 2798.03 221.97 52.26 Pmax= 1584 kN< Qvl=2222.2 kN. Pmin = 1503 kN> 0 (thỏa). Trường hợp tải Nott (kN) Mott (kNm) Qott (kN) (Mmax, Mtu, Ntu) -2431.78 218.60 -52.01 Pmax= 1399 kN< Qvl=2222.2 kN. Pmin = 1320 kN> 0 (thỏa). 3.2.1.7. Kiểm tra theo điều kiện biến dạng Áp lực tiêu chuẩn đáy khối mĩng quy ước Với quan niệm nhờ ma sát giữa mặt xung quanh cọc và đất bao quanh, tải trọng của mĩng được truyền trên diện rộng hơn, xuất phát từ mép ngồi cọc tại đáy đài và nghiêng một gĩc a = jtb/4. - Chiều rộng mĩng khối qui ước: = 4.16(m). Chiều dài mĩng khối qui ước: = 5.07 (m). Diện tích mĩng khối quy ước: (m2). Xác định trọng lượng của khối mĩng quy ước Trọng lượng khối mĩng quy ước trong phạm vi từ đáy đài đến mũi cọc kể cả trọng lượng cọc(cĩ kể đến) Lớp đất hi (m) (kN/m3) hi x T.lượng lớp i ( kN) 1 4 19.2 76.8 1619.712 2 10 18.2 182 3838.38 3 5 18.4 92 1940.28 4 1 19.5 19.5 411.255 Tổng 370.3 7809.63 Trọng lượng đất mà cọc chiếm chỗ: Nc = nc x Ĩ(hi x) x d2 x /4 ) = 2 x 370.3 x 0.62 x 3.14/4 = 209.3 kN. Trọng lượng tiêu chuẩn cọc trong phạm vi khối mĩng quy ước : Ntcc = Pc x 2 = 279.2 kN. Trọng lượng khối mĩng quy ước Ntcqư = 7089.63 + 279.2 – 209.3 = 7159.53 kN. - Trị tiêu chuẩn lực dọc xác định đến đáy khối quy ước Ntc = Notc + Ntcqư = 2114.59+ 7159.53 = 9274 kN. - Mơmen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối mĩng qui ước :  = 166.8+40.41 (2+18) = 975(KNm). Trường hợp tải Notc (kN) Motc (kN m) Qotc (kN) (Nmax, Mtu, Qtu ) 2875.21 166.8 40.41 - Ứng suất lớn nhất và nhỏ nhất ở đáy khối mĩng qui ước :  = Trong đĩ : 17.82 m3 - Cường độ tính tốn của đất nền ở đáy khối mĩng qui ước :  . Trong đĩ : A,B,D : Các hệ số được tra bảng phụ thuộc vào j của đất nền dưới mũi cọc ,với j =35o27’ tra bảng 1.1 sách nền và mĩng _ Th.S LÊ ANH HỒNG ta cĩ A= 1.67, B=7.69, D= 9.59. m1 ,m2: là hệ số làm việc của đất phụ thuộc tính chất đất nền và tính chất kết cấu của cơng trình ,tra bảng ta cĩ m1=1.2 ,m2 =1.1 ktc : là hệ số dộ tin cậy lấy bằng 1 :trọng lượng riêng của lĩp dất dưới mũi cọc . : Trọng lượng thể tích trung bình của các lớp đất từ mũi cọc trở lên. 10.51(KN/m3) =>= 2081(KN/m2) Vậy <1.2 =2497 (KN/m2). >0 < => Thỏa mãn yêu cầu về biến dạng. Kiểm tra với 2 cặp cịn lại: Trường hợp tải Notc (kN) Motc (kNm) Qotc (kN) (Mmax, Mtu, Ntu) 2433.07 -193.02 -45.45 - Trị tiêu chuẩn lực dọc xác định đến đáy khối quy ước: Ntc = Notc + Ntcqư = 2433.07 + 9274 = 11707 kN. - Mơmen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối mĩng qui ước :  = 193.02+45.45 (2+18) = 1102 (KNm). - Ứng suất lớn nhất và nhỏ nhất ở đáy khối mĩng qui ước :  = <1.2 =2497 (KN/m2). >0 < Thỏa mãn yêu cầu về biến dạng. Trường hợp tải Notc (kN) Motc (kNm) Qotc (kN) (Mmax, Mtu, Ntu) -190.09 -2114.59 -45.23 - Trị tiêu chuẩn lực dọc xác định đến đáy khối quy ước: Ntc = Notc + Ntcqư = 2114.59 + 9274= 11388.59 kN. - Mơmen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối mĩng qui ước :  = 190.09+45.23 (2+18) = 1094.69 (KNm). - Ứng suất lớn nhất và nhỏ nhất ở đáy khối mĩng qui ước :  = <1.2 =2497 (KN/m2). >0 < Thỏa mãn yêu cầu về biến dạng. 3.2.1.8 Tính tốn và bố trí thép đài cọc Kiểm tra chọc thủng cho cọc - Ta thấy tháp xuyên thủng bao trùm ra ngồi các cọc nên điều kiện xuyên thủng được thỏa mãn. Kiểm tra khả năng chịu lực của đài - Lực cắt : Qmax = Pmax = 1827kN - Điều kiện để bê tơng khơng bị phá hoại: Qmax =1827< 0.3 jw1 jb1 Rbbh0 = 0.3 x 14500 x 3.0 x1.3 = 16965 kN Þ thỏa - Kiểm tra điều kiện chịu cắt của bê tơng: Qmax =1827kN < 0.5(1+jf + jn)Rbtbh0 = 0,5 x1050 x 3.0 x 1.3 = 2047.5 kN Þ thỏa. Vậy bêtơng đã đủ khả năng chịu cắt nên ta khơng cần bố trí thép đai cho đài. - Xem đài cọc là một consol ngàm vào mép cột cịn đầu kia tự do. Tải trọng tác dụng lên đài là các tải tập trung do cọc truyền lên. - Số liệu tính tốn: Bêtơng B25: Rb = 14.5 (MPa) ; Rbt = 1.05 (MPa) Mơđun đàn hồi: Eb = 30x103 ( MPa) Thép AII (f<=10) Rs = 280 (MPa) Thép AIII(f>10) Rs = 365 (Mpa) Mơđun đàn hồi: Es= 21x104(Mpa) Es= 20x104(Mpa) Chiều cao đài h = 150 cm Chiều cao làm việc ho = 130 cm Vì đài cọc cĩ dạng dầm nên ta chỉ cần tính thép một phương. Khi tính tốn moment, ta xem như đài cọc là thanh ngàm tại mép cột và lực tác dụng chính là phản lực đầu cọc. - Tính tốn đài như một dầm đặt cốt đơn + Lực tác dụng lên đầu cọc: 1827 kN + Moment theo phương X: Mx = rx(Pmax +Pmax) Trong đĩ : rx = 0.375 m Mx = 0.375´ 2 x 1827 = 1370.25 (kN.m) Diện tích cốt thép cần: Asx = = (cm2) Chọn 15Ỉ18 (Fa=38.175 cm2). + Mơmen theo phương Y: My = ry(Pmax +Pmax) Trong đĩ : ry = 0.425m My = 0.425´ 2 x 1827 = 1552.95 (kN.m) Diện tích cốt thép cần Asy = = (cm2) Chọn 16Ỉ18 (Fa=40.72 cm2). 3.2.1.9. Kiểm tra tính lún (theo trạng thái giới hạn thứ hai) - Dùng phương pháp phân tầng cộng lún để tính lún cho mĩng - Ta tiến hành chia lớp đất từ đáy mũi cọc trở xuống thành từng lớp nhỏ hi, chọn hi = 0.832 m + Ứng suất bản thân của đất ở đáy khối mĩng quy ước : = = 10.5320 = 210.6 (KN/m2) . Trong đĩ : = 10.53(KN/m2) + Ứng suất gây lún ở đáy khối mĩng quy ước : = - = 467 – 210.6 = 256.4 (KN/m2). + Phân bố ứng suất trong nền đất : Ứng suất do đất nền : sbtZi = Shi gI (2.34) Ứng suất do tải trọng: sglZi = K0 (2.35) Với , tra trong bảng 3-7 sách “HDĐA NỀN VÀ MĨNG”. Bảng 1.3. Bảng ứng suất do TLBT & ứng suất gây lún. Lớp đất Điểm Z (m) Ko (KN/m2) (KN/m2) Cát hạt trung 0 0 1.2 0 1 256.4 210.6 1 0.832 1.2 0.4 0.968 248.20 219.39 2 1.664 1.2 0.8 0.830 212.81 228.19 3 2.496 1.2 1.2 0.652 167.17 236.98 4 3.328 1.2 1.6 0.496 127.17 245.78 5 4.16 1.2 2 0.379 97.18 254.57 6 4.992 1.2 2.4 0.294 75.38 263.37 7 5.824 1.2 2.8 0.232 59.48 272.16 8 6.656 1.2 3.2 0.187 47.95 280.95 Giới hạn tính lún lấy đến điểm 8 cĩ độ sâu Z = 6.656 m kể từ vị trí mũi cọc trở xuống. Ta cĩ : sglZi = 47.98 (KN/m2 ) <0.2sbtZi = 0.2 280.95 = 56.19 (KN/m2) Giới hạn nền để tính lún lấy tại điểm 8. Độ lún của nền: + Độ lún tại tâm mĩng được tính theo cơng thức: S = Trong đĩ : - E =14160 kN/m2 : Modul biến dạng của lớp đất thứ 4 - Theo TCVN 15-70 : cho mọi loại đất => SA= = 0.05 m = 5cm. Vậy : SA = 5 (cm) Thỏa điều kiện lún cho phép. Hình 2.10 Biểu đồ phân bố ứng suất. 3.2.1.9. Kiểm tra chuyển vị ngang của cọc Hình 2.8 Sơ đồ chuyển vị của cọc trong đất : Chuyển vị ngang do lực Qo =1 (m/KN) : Gĩc xoay do lực Qo =1 (1/KNm) : Gĩc xoay do lực Mo =1 (1/KNm) (2.46) (2.47) (2.48) Trong đĩ : Ao ,Bo, Co ,là các hệ số tra bảng G.2 TCXD 205:1998 tùy thuộc vào chiều sâu tính đổi của hần cọc trong đất Le Khi tính tốn cọc chiu tải trọng ngang , thực chất cọc chỉ làm việc với một đoạn cọc cĩ chiều dài lah tính từ đáy đài cịn gọi là chiều sâu ảnh hưởng của nền đất khi cọc chịu lực ngang Chiều sâu ảnh hưởng được xác định từ cơng thức thực nghiệm: lah= 2.(d+1)= 2´ (0.6+1) = 3.2 (m) Hệ số biến dạng (2.49) bc : Chiều rộng quy ước của cọc D< 0.8m thì bc =1.5d+0.5=1.50.6+0.5 = 1.4 m Eb mơ đun đàn hồi ban đầu của cọc ,bê tơng cĩ cấp độ bền B25 => E b=30.103 (MPa) I :momem quán tính : K : hệ số tỉ lệ ,trang bảng G1 TCXD 205:1998 ,Lớp 1 độ sệt B=0.42 => K=550(KN/m4). Từ (2.49)=>= 0.49(m-1) Le = abd.L =0.4918.7=9.16 (m) >4m tra bảng G.2 TCXD 205:1998 ta cĩ Ao = 2.441 , Bo = 1.621 , Co = 1.751 Từ (2.46) =>=0.01(m/T) Từ (2.47) =>=0. 0033 (m/T) Từ (2.48) =>=0.0017 (m/T) + Mơmen tại ngàm được xác định : (2.50) lo : chiều cao tự do của cọc, khi ngàm hẳn trong đất thì lo= 0. Từ (2.50)=>= - 18.04(KNm) Từ (2.50)=>= - 15.69 (KNm) +Chuyển vị ngang và gĩc xoay của cọc : (2.51) (2.52) Từ (2.51)=> = 0.0015 m Từ (2.51)=> = 0.0005 m Từ (2.52)=> = -210-5m Từ (2.52)=> = 2.410-5 m Kiểm tra độ bền của đất nền xung quanh cọc chịu lực ngang : (2.54) (2.55) Trong đĩ : Ze : chiều sâu tính đổi Vì Le =9.16 m>2.5: tại độ sâu Z =0.85=> Ze = abd Z = 0.490.85=0.4165 m tra bảng G.3 trang 76 TCXD 205:1998 ta cĩ : A1 = 1 , B1 =0.4165 , C1 =0.085 , D1 =0.017 , Từ (2.55)=>= 43 (kPa) (2.56) Trong đĩ : gI =19.2 (KN/m3) ,jI =28o25’ , CI =2.1MPa ,hệ số ,hệ số Hệ số : (2.57) Mp : mo6men do tải trọng ngồi thường xuyên ,tính tốn ở tiết diện tại mức mũi cọc . Mv : mo6men do tải trọng tạm thời Le =15.663 >5 lấy Từ (2.57)=> Từ (2.56)=>=521 (kPa) Ta thấy ( thỏa). Xác định áp lực tính tốn, momen uốn, lực cắt và lực dọc trong tiết diện cọc Áp lực tính tốn sz, momen uốn Mz, lực cắt Qz và lực dọc Nz trong tiết diện cọc được tính theo các cơng thức sau: ; Mz = EIyoA + MngC3 + ; Qz = EIyoA4 + MngC4 + H0D4; Nz = N trong đĩ: các hệ số A1, B1, C1, D1; A3, B3, C3, D3; A4, B4, C4, D4 tra Bảng G3/[8]; ze – chiều sâu tính đổi: (m); z – chiều sâu thực tế vị trí tiết diện cọc trong đất tính từ đáy đài đến mũi cọc (m); Các thơng số khác cĩ ý nghĩa như trên. Bảng 8.8: Momen Mz và lực cắt Qz tại các tiết diện theo chiều dài cọc Z (m) Ze (m) A3 C3 D3 A4 C4 D4 M (kN.m) Q (kN) 0.00 0.0 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 1.000 -7.5 3.5 0.23 0.1 0.000 1.000 0.100 -0.005 0.000 1.000 -6.69 3.4308 0.46 0.2 -0.001 1.000 0.200 -0.020 0.000 1.000 -5.912 3.2233 0.69 0.3 -0.005 1.000 0.300 -0.045 -0.001 1.000 -5.23 2.8807 0.93 0.4 -0.011 1.000 0.400 -0.080 -0.003 1.000 -4.612 2.4029 1.16 0.5 -0.021 0.999 0.500 -0.125 -0.008 0.999 -4.114 1.7931 1.39 0.6 -0.036 0.998 0.600 -0.180 -0.016 0.997 -3.777 1.0511 1.62 0.7 -0.057 0.996 0.699 -0.245 -0.030 0.994 -3.632 0.1867 1.85 0.8 -0.085 0.992 0.799 -0.320 -0.051 0.989 -3.689 -0.8 2.08 0.9 -0.121 0.985 0.897 -0.404 -0.082 0.980 -3.995 -1.894 2.31 1.0 -0.167 0.975 0.994 -0.499 -0.125 0.967 -4.607 -3.114 2.55 1.1 -0.222 0.960 1.090 -0.603 -0.183 0.946 -5.478 -4.438 2.78 1.2 -0.287 0.938 1.183 -0.716 -0.259 0.917 -6.642 -5.857 3.01 1.3 -0.365 0.907 1.273 -0.838 -0.356 0.876 -8.178 -7.374 3.24 1.4 -0.455 0.866 1.358 -0.967 -0.479 0.821 -10.06 -8.953 3.47 1.5 -0.559 0.811 1.437 -1.105 -0.630 0.747 -12.34 -10.63 3.70 1.6 -0.676 0.739 1.507 -1.248 -0.815 0.652 -14.98 -12.34 3.94 1.7 -0.808 0.646 1.566 -1.396 -1.036 0.529 -18.03 -14.11 4.17 1.8 -0.956 0.530 1.612 -1.547 -1.299 0.374 -21.53 -15.88 4.40 1.9 -1.118 0.385 1.640 -1.699 -1.608 0.181 -25.4 -17.66 4.63 2.0 -1.295 0.207 1.646 -1.848 -1.966 -0.057 -29.69 -19.4 5.09 2.2 -1.693 -0.271 1.575 -2.125 -2.849 -0.692 -39.43 -22.59 5.56 2.4 -2.141 -0.941 1.352 -2.339 -3.973 -1.592 -50.55 -25.06 6.02 2.6 -2.621 -1.877 0.917 -2.437 -5.355 -2.821 -62.43 -26.24 6.48 2.8 -3.103 -3.108 0.197 -2.346 -6.990 -4.445 -74.47 -25.37 6.94 3.0 -3.541 -4.688 -0.891 -1.969 -8.840 -6.520 -85.46 -21.42 8.10 3.5 -3.919 -10.340 -5.854 1.074 -13.692 -13.826 -95.38 10.83 9.26 4.0 -1.614 -17.919 -15.076 9.244 -15.611 -23.140 -39.44 97.477 Kiểm tra cốt thép cho cọc khoan nhồi - Ta thấy moment lớn nhất của đất tác dụng lên cọc là 95.38 kNm. - Ta tính đổi tiết diện hình trịn ra tiết diện hình vuơng để tính cốt thép cho cọc nhồi khi chịu tải trọng ngang : pd4/64=b3/6=0.02 => b=0.49m=49cm Do cọc chủ yếu chịu lực nén nên cốt thép trong cọc được tính theo cấu tạo. tiết diện cọc A = 0.5024m2 > 0.5 m2 nên hàm lượng thép trong cọc lấy 0.5%, đường kính thép dọc ≥ 12 mm. Chọn 12Ỉ16( Fa = 24.132cm2,) để bố trí là hợp lí. Cốt đai cọc chọnỈ 8, bước đai a = 200mm. 3.2.1. Thiết kế mĩng M1 (cột B & cột E) Tải trọng: Ntco = 3424.19KN => Ntto = Ntco n = 3424.191.15=3937.8 KN. Mtco = 3.45 KNm => Mtto = Mtcon = 3.45 1.15= 3.967 KNm. Qtco = 1.81 KN => Qtto = Qtco n = 1.811.15 = 2.08 KN. Chọn vật liệu làm cọc: Bêtơng B25 :Rb = 14.5 (MPa) ; Rbt = 1.05 (MPa). Mơđun đàn hồi :Eb = 30x103 ( MPa). Thép AII (þ<=10) :Rs = 280 (MPa). Thép AIII(þ>10) :Rs = 365 (Mpa). Mơđun đàn hồi :Es= 21x104(Mpa). Es= 20x104(Mpa). 3.2.1.1. Chọn tiết diện cọc: - Để chọn được đường kính cọc và chiều sâu hạ cọc thích hợp nhất cho điều kiện địa chất và tải trọng của cơng trình, cần phải đưa ra phương án kích thước khác nhau để so sánh lựa chọn. Độ sâu đặt mĩng là -2m. Tuy nhiên trong khuơn khổ thời gian của đồ án này ta chọn tính cọc cĩ đường kính D=600 mm, phù hợp với khả năng thi cơng cọc khoan nhồi ở nước ta hiện nay. . - Chọn chiều dài cọc là L=25 m cắm sâu vào lớp cát hạt trung số 4 cĩ các chỉ tiêu cơ lí sau: Độ ẩm tự nhiên W (%) : 38.42 Dung trọng tự nhiên : 19.5 Dung trọng đẩy nổi : 9.5 Độ sệt (B) : 0.21 Gĩc ma sát trong :35o Lực dính Ctc (kg/cm2) :0 Đây là lớp đất tốt. Như vậy đáy mũi cọc nằm ở độ sâu –20m kể từ mặt đất tự nhiên. - Theo TCXD(205:1998) :Hàm lượng cốt thép m% = (0.4%-0.65%). As =( 0.40.6)%Ab == (0.001130.00183) m2. Þ Chọn 10f16 cĩ Fa = 20.11 cm2. 3.2.1.3. Sơ bộ chọn chiều sâu đáy đài và các kích thước  - Chọn chiều cao đài mĩng là hđ = 1.5 m. - Chiều sâu đặt đáy đài tính từ cốt mặt đất tự nhiên là -2.0m. - Chân cọc cắm sâu vào lớp cát hạt trung (lớp đất 4) một đoạn 6 m. Chất lượng bê tơng cọc nhồi phần đầu cọc thường kém do đĩ đập vỡ bêtơng đầu cọc cho chừa cốt thép ra một đoạn 50cm và ngàm vào đài. Phần cọc ngàm vào đài 15 (cm). - Chiều sâu đặt đáy đài nhỏ nhất được thiết kế với yêu cầu cân bằng áp lực ngang theo giả thiết tải ngang hồn tồn do lớp đất trên từ đáy đài tiếp nhận. 3.2.1.4 Tính tốn sức chịu tải của cọc khoan nhồi Theo vật liệu làm cọc - Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc được xác định theo cơng thức: Trong đĩ : =1: hệ số uốn dọc phụ thuộc vào độ mảnh của cọc xuyên qua lớp đất yếu với chiều dài tính tốn. Rb : Cường độ chịu nén tính tốn của bê tơng cọc nhồi, với bêtơng mác B25 cĩ Rb = (daN/cm2) và khơng lớn hơn 6000 (kN/m2).Với R là mác bêtơng. Rs : Cường độ chịu nén tính tốn của cốt thép, với cốt thép nhĩm AII cĩ Rb = (daN/cm2).với Rc là giới hạn chảy của thép. + Khi thép cĩ d28 mm thì Rb = (kN/m2) và khơng lớn hơn 220000 (kN/m2). + Khi thép cĩ d>28 mm thì Rb = (kN/m2) và khơng lớn hơn 200000 (kN/m2). Ab: Diện tích tiết diện của bê tong. As: Diện tích tiết diện của cốt thép dọc As = 30.54 (cm2). Từ đĩ ta cĩ : Theo chỉ tiêu cơ lý đất nền - Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền (TCVN 205-1998). - Sức chịu tải cho phép của cọc. - Trong đĩ Qtc sức chịu tải của cọc nhồi cĩ và khơng cĩ mở rộng ở đáy cũng như cọc chịu tải nén đúng tâm được xác định theo cơng thức: (TCVN 205 – 1998). (A.7) m: Hệ số điều kiện làm việc trong điều kiện tựa lên đất sét cĩ độ no nước G < 0.85 lấy m = 0.8 các trường hợp cịn lại lấy m = 1. mR : Hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc. Lấy m = 1 trong mọi trường hợp trừ khi cọc mở rộng đáy bằng cách nổ mìn lấy m = 1.3, cịn khi thi cơng cọc cĩ mở rộng đáy bằng phương pháp đổ bê tơng dưới nước lấy m = 0.9. qp : Cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc (kN/m2 ). fi : Ma sát bên của cọc tại lớp đất thứ i(kN/m2 ). li : Chiều dày lớp đất thứ i mà cọc đi qua (m). u: Chu vi mặt cắt ngang cọc (m). Ap : Diện tích mũi (m2). mf : Hệ số điều kiện làm việc của đất ở mặt bên của cọc. qp = 4218 (kN/m2 ):được tính tốn từ cơng thứ (A-8) áp dụng đối với cọc nhồi tựa lên cát( TC 205-1998). (A.8) Trong đĩ: được tra bảng A.6 TCXD 205-1998, =0.24 , phụ thuộc vào gĩc ma sát trong của đất. phụ thuộc vào tỷ số L/dp=25/0.8=31, dp là đường kính cọc. L = 25m chiều dài cọc. : trọng lượng thể tích đất dưới mũi cọc, cĩ xét đến sự đẩy nổi trong nước. =9.5 kN/m3. : trọng lượng thể tích trung bình của các lớp đất trên mũi cọc cĩ xét đến sự đẩy nổi trong nước. qp = 0.750.24(9.50.671.3+0.710.318127) = 3106 KN/m2. BẢNG TÍNH GIÁ TRỊ Lớp đất Li(m) Zi(m) mf fsi(kN/m2) mf*Li*fsi (kN/m) 1 2 2 0.6 21 25.2 2 4 0.6 27 32.4 2 2 6 0.6 36.5 43.8 2 8 0.6 38.5 46.2 2 10 0.6 40 48 2 12 0.6 42 50.4 2 14 0.6 43.5 52.2 3 2 16 0.6 52 62.4 2 18 0.6 53.5 64.2 1 19 0.6 55.5 33.3 4 1 20 0.6 80 48 506.1 Vậy Qtc = 1x 3106 x 0.282+ 3.14 x 0.6 x 506.1 = 1829.4 kN. . - Sức chịu tải của cọc Qc = min(Qvl,Qa) = ( 2134.2, 1306.7) = 1306.7 kN. 3.2.1.5. Xác định số lượng cọc - Ta cĩ áp lực tính tốn do phản lực đầu cọc tác dụng lên đáy đài: ptt = == 403.3 (kN/m2 ) Diện tích sơ bộ của đáy đài: = = 9.2 m2. Chọn a=2.7 m, b=2.7 m Trong đĩ: Ntt0 - lực dọc tính tốn xác định tại đỉnh đài, lấy giá trị lớn nhất khi tổ hợp tải trọng tác dụng. Ntt0 = Ntt max = 3306.5 kN h : chiều sâu chơn mĩng h = 2m n : hệ số vượt tải n = 1,1 gtb : là trị trung bình trọng lượng riêng của đài và đất trên các bậc đài, tạm lấy gtb=20 (kN/m3). - Trọng lượng tính tốn sơ bộ của đài và đất trên đài: Nttsb = n.Fsb. h.gtb = 1.1 x 9.2 x 2 x 20 = 404.8 kN - Số lượng cọc sơ bộ: nc = = = 3.4 (cọc). - Chọn thực tế nc = 4 cọc để bố trí cho mĩng. - Khoảng cách giữa các tim cọc ³ 3d = 1.8m; Khoảng cách từ tim cọc đến mép đài ³ 0,7d lấy bằng 0.45m; Mặt bằng bố trí cọc cho mĩng như hình vẽ sau: 3.2.1.6 Kiểm tra lực tác dụng lên cọc Trường hợp tải Nott (kN) Mott (kNm) Qott (kN) (Nmax, Mtu, Qtu) 3937 3.967 2.08 - Từ mặt bằng bố trí cọc ta cĩ diện tích đáy đài thực tế là: Ftt = 2.7´ 2.7 = 7.29 (m2). - Trọng lượng của đài và đất trên đài sau khi bố trí cọc Nttđ = n.Ftt. hđ.gtb= 1.1 ´ 7.29´ 1.5 ´ 20 = 240.57 kN - Lực dọc tính tốn xác định đến đỉnh đài: Ntt = N0tt + Nttđ = 3937.8 + 240.57 = 4178.37 kN - Lực truyền xuống cọc được xác định bằng cơng thức sau: nc = 2 là số lượng cọc trong mĩng. Mytt : là mơ men uốn tính tốn tương ứng quanh trục trục y, ta cĩ : Mytt = M0ytt = 3.967 kNm xmax (m): khoảng cách từ tim cọc biên đến trục X. xi, (m): khoảng cách từ trục cọc thứ i đến các trục đi qua trọng tâm diện tích tiết diện các cọc tại mặt phẳng đáy đài (xem sơ đồ bố trí cọc). Thay số vào ta cĩ : Pttmax = 1044.69 kN Pttmin = 1044.59 kN Ptttb = 1044.64 kN Ta thấy : Pc=1.1x25x Fcxlc = 1.1 x 25 x 0.282 x18 = 139.59kN Pmax + Pc = 1044.69 + 139.59 = 1184.28 kN< Qvl=2134.2kN. Pmin > 0 : cọc chỉ chịu nén , khơng cần kiểm tra nhổ. Thỏa điều kiện lực đứng tác dụng lên cọc Kiểm tra với 2 cặp cịn lại : Trường hợp tải Nott (kN) Mott (kNm) Qott (kN) (Mmax, Mtu, Ntu) 3021.15 230.01 55.08 Pmax= 761.35 kN< Qvl=2134.2 kN. Pmin = 755.28 kN> 0 (thỏa). Trường hợp tải Nott (kN) Mott (kNm) Qott (kN) (Mmax, Mtu, Ntu) -2431.78 218.60 -52.01 Pmax= 645.72 kN< Qvl=3686 kN. Pmin = 642.84 kN> 0 (thỏa). 3.2.1.7. Kiểm tra theo điều kiện biến dạng Áp lực tiêu chuẩn đáy khối mĩng quy ước Với quan niệm nhờ ma sát giữa mặt xung quanh cọc và đất bao quanh, tải trọng của mĩng được truyền trên diện rộng hơn, xuất phát từ mép ngồi cọc tại đáy đài và nghiêng một gĩc a = jtb/4. - Kích thước của mĩng khối quy ước: LM == 4.76(m). Diện tích mĩng khối quy ước: = 22.65 (m2). Xác định trọng lượng của khối mĩng quy ước Trọng lượng khối mĩng quy ước trong phạm vi từ đáy đài đến mũi cọc kể cả trọng lượng cọc(cĩ kể đến) Lớp đất hi (m) (kN/m3) hi x T.lượng lớp i ( kN) 1 4 19.2 76.8 5378.30 2 10 18.2 182 12745.46 3 5 18.4 92 6442.76 4 1 19.5 19.5 8193.51 Tổng 467.8 32760.03 Trọng lượng đất mà cọc chiếm chỗ: Nc = nc x Ĩ(hi x) x d2 x /4 ) = 2 x 467.8 x 0.82 x 3.14/4 = 470.04 kN. Trọng lượng tiêu chuẩn cọc trong phạm vi khối mĩng quy ước : Ntcc = Pc x 2 = 690.8 kN. Trọng lượng khối mĩng quy ước Ntcqư = 32760.03 + 690.8 – 470.04 = 32980.79 kN. - Trị tiêu chuẩn lực dọc xác định đến đáy khối quy ước Ntc = Notc + Ntcqư = 6648.26+ 32980.79 = 34559.48kN. - Mơmen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối mĩng qui ước :  = 166.8+40.41 (2+25) = 1257.87(KNm). Trường hợp tải Notc (kN) Motc (kN m) Qotc (kN) (Nmax, Mtu, Qtu ) 2875.21 166.8 40.41 - Ứng suất lớn nhất và nhỏ nhất ở đáy khối mĩng qui ước :  = Trong đĩ : 111.48 m3 - Cường độ tính tốn của đất nền ở đáy khối mĩng qui ước :  . Trong đĩ : A,B,D : Các hệ số được tra bảng phụ thuộc vào j của đất nền dưới mũi cọc ,với j =35o27’ tra bảng 1.1 sách nền và mĩng _ Th.S LÊ ANH HỒNG ta cĩ A= 1.67, B=7.69, D= 9.59. m1 ,m2: là hệ số làm việc của đất phụ thuộc tính chất đất nền và tính chất kết cấu của cơng trình ,tra bảng ta cĩ m1=1.2 ,m2 =1.1 ktc : là hệ số dộ tin cậy lấy bằng 1 :trọng lượng riêng của lĩp dất dưới mũi cọc . : Trọng lượng thể tích trung bình của các lớp đất từ mũi cọc trở lên. 10.3(KN/m3) =>= 2079.5(KN/m2) Vậy <1.2 =2495.4 (KN/m2). >0 < => Thỏa mãn yêu cầu về biến dạng. Kiểm tra với 2 cặp cịn lại: Trường hợp tải Notc (kN) Motc (kNm) Qotc (kN) (Mmax, Mtu, Ntu) 193.02 -2433.07 -45.45 - Trị tiêu chuẩn lực dọc xác định đến đáy khối quy ước: Ntc = Notc + Ntcqư = 2798.03 + 32980.79= 35778.8 kN. - Mơmen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối mĩng qui ước :  = 221.97+52.26 (2+25) = 1633 (KNm). - Ứng suất lớn nhất và nhỏ nhất ở đáy khối mĩng qui ước :  = <1.2 =2495.4 (KN/m2). >0 < Thỏa mãn yêu cầu về biến dạng. Trường hợp tải Notc (kN) Motc (kNm) Qotc (kN) (Mmax, Mtu, Ntu) -190.09 -2114.59 -45.23 - Trị tiêu chuẩn lực dọc xác định đến đáy khối quy ước: Ntc = Notc + Ntcqư = 2114.59 + 32980.79= 35095.38 kN. - Mơmen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối mĩng qui ước :  = 190.09+45.23 (2+25) = 1411.3 (KNm). - Ứng suất lớn nhất và nhỏ nhất ở đáy khối mĩng qui ước :  = <1.2 =2495.4 (KN/m2). >0 < Thỏa mãn yêu cầu về biến dạng. 5.8 Tính tốn và bố trí thép đài cọc Kiểm tra chọc thủng cho cọc - Ta thấy tháp xuyên thủng bao trùm ra ngồi các cọc nên điều kiện xuyên thủng được thỏa mãn. Kiểm tra khả năng chịu lực của đài - Lực cắt : Qmax = Pmax = 1404.76 kN - Điều kiện để bê tơng khơng bị phá hoại: Qmax =1404.76 < 0.3 jw1 jb1 Rbbh0 = 0.3 x 14500 x 3.6 x1.3 = 20358kN Þ thỏa - Kiểm tra điều kiện chịu cắt của bê tơng: Qmax =2079.16kN < 0.5(1+jf + jn)Rbtbh0 = 0,5 x1050 x 3.6 x 1.3 = 2457kN Þ thỏa. Vậy bêtơng đã đủ khả năng chịu cắt nên ta khơng cần bố trí thép đai cho đài. - Xem đài cọc là một consol ngàm vào mép cột cịn đầu kia tự do. Tải trọng tác dụng lên đài là các tải tập trung do cọc truyền lên. - Số liệu tính tốn: Bêtơng B25: Rb = 14.5 (MPa) ; Rbt = 1.05 (MPa) Mơđun đàn hồi: Eb = 30x103 ( MPa) Thép AII (þ<=10) Rs = 280 (MPa) Thép AIII(þ>10) Rs = 365 (Mpa) Mơđun đàn hồi: Es= 21x104(Mpa) Es= 20x104(Mpa) Chiều cao đài h = 120 cm Chiều cao làm việc ho = 110 cm - Tính tốn đài như một dầm đặt cốt đơn + Lực tác dụng lên đầu cọc: 1404.76 kN + Moment theo phương X: Mx = rx(Pmax +Pmax) Trong đĩ : rx = 1.15 m Mx = 1.15´ 2 x 1404.76 = 3230.95 (kN.m) Diện tích cốt thép cần: Asx = = (cm2) Chọn 24Ỉ22 (Fa=91.22 cm2). + Mơmen theo phương Y: My = ry(Pmax +Pmax) Trong đĩ : ry = 0.75m My = 0.75´ 2 x 1404.76 = 2107.14 (kN.m) Diện tích cốt thép cần Asy = = (cm2) Chọn 16Ỉ22 (Fa=60.81 cm2). 3.2.1. Thiết kế mĩng M2 (cột C & cột D). Tải trọng: Ntc0 = 3253.05KN => Ntt0 = Ntc0 n = 3253.051.15= 3741KN. Mtco = -8.71 KNm => Mtto = Mtcon = -8.71 1.15= -10.02 KNm. Qtco = -5.79 KN => Qtto = Qtco n = -5.791.15 = - 6.66 KN. Chọn vật liệu làm cọc: Bêtơng B25 :Rb = 14.5 (MPa) ; Rbt = 1.05 (MPa). Mơđun đàn hồi :Eb = 30x103 ( MPa). Thép AII (þ<=10) :Rs = 280 (MPa). Thép AIII(þ>10) :Rs = 365 (Mpa). Mơđun đàn hồi :Es= 21x104(Mpa). Es= 20x104(Mpa). 3.2.1.1. Chọn tiết diện cọc: - Để chọn được đường kính cọc và chiều sâu hạ cọc thích hợp nhất cho điều kiện địa chất và tải trọng của cơng trình, cần phải đưa ra phương án kích thước khác nhau để so sánh lựa chọn. Độ sâu đặt mĩng là -2m. Tuy nhiên trong khuơn khổ thời gian của đồ án này ta chọn tính cọc cĩ đường kính D=800 mm, phù hợp với khả năng thi cơng cọc khoan nhồi ở nước ta hiện nay. = 0.5024 m2 - Chọn chiều dài cọc là L=23 m cắm sâu vào lớp cát hạt trung số 4 cĩ các chỉ tiêu cơ lí sau: Độ ẩm tự nhiên W (%) : 38.42 Dung trọng tự nhiên : 19.5 Dung trọng đẩy nổi : 9.5 Độ sệt (B) : 0.21 Gĩc ma sát trong :35o Lực dính Ctc (kg/cm2) :0 Đây là lớp đất tốt. Như vậy đáy mũi cọc nằm ở độ sâu –25m kể từ mặt đất tự nhiên. - Theo TCXD(205:1998) :Hàm lượng cốt thép m% = (0.4%-0.65%). As =( 0.40.6)%Ab = . Þ Chọn 12f18 cĩ Fa = 30.54 cm2. 3.2.1.3. Sơ bộ chọn chiều sâu đáy đài và các kích thước  - Chọn chiều cao đài mĩng là hđ = 1.5 m. - Chiều sâu đặt đáy đài tính từ cốt mặt đất tự nhiên là -2.0m. - Chân cọc cắm sâu vào lớp cát hạt trung (lớp đất 4) một đoạn 1 m. Chất lượng bê tơng cọc nhồi phần đầu cọc thường kém do đĩ đập vỡ bêtơng đầu cọc cho chừa cốt thép ra một đoạn 50cm và ngàm vào đài. Phần cọc ngàm vào đài 15 (cm). - Chiều sâu đặt đáy đài nhỏ nhất được thiết kế với yêu cầu cân bằng áp lực ngang theo giả thiết tải ngang hồn tồn do lớp đất trên từ đáy đài tiếp nhận. 3.2.1.4 Tính tốn sức chịu tải của cọc khoan nhồi Theo vật liệu làm cọc - Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc được xác định theo cơng thức: Trong đĩ : =1: hệ số uốn dọc phụ thuộc vào độ mảnh của cọc xuyên qua lớp đất yếu với chiều dài tính tốn. Rb : Cường độ chịu nén tính tốn của bê tơng cọc nhồi, với bêtơng mác B25 cĩ Rb = (daN/cm2) và khơng lớn hơn 6000 (kN/m2).Với R là mác bêtơng. Rs : Cường độ chịu nén tính tốn của cốt thép, với cốt thép nhĩm AII cĩ Rb = (daN/cm2).với Rc là giới hạn chảy của thép. + Khi thép cĩ d28 mm thì Rb = (kN/m2) và khơng lớn hơn 220000 (kN/m2). + Khi thép cĩ d>28 mm thì Rb = (kN/m2) và khơng lớn hơn 200000 (kN/m2). Ab: Diện tích tiết diện của bê tong. As: Diện tích tiết diện của cốt thép dọc As = 24.132 (cm2). Từ đĩ ta cĩ KN. Theo chỉ tiêu cơ lý đất nền - Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền (TCVN 205-1998). - Sức chịu tải cho phép của cọc. - Trong đĩ Qtc sức chịu tải của cọc nhồi cĩ và khơng cĩ mở rộng ở đáy cũng như cọc chịu tải nén đúng tâm được xác định theo cơng thức: (TCVN 205 – 1998). (A.7) m: Hệ số điều kiện làm việc trong điều kiện tựa lên đất sét cĩ độ no nước G < 0.85 lấy m = 0.8 các trường hợp cịn lại lấy m = 1. mR : Hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc. Lấy m = 1 trong mọi trường hợp trừ khi cọc mở rộng đáy bằng cách nổ mìn lấy m = 1.3, cịn khi thi cơng cọc cĩ mở rộng đáy bằng phương pháp đổ bê tơng dưới nước lấy m = 0.9. qp : Cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc (kN/m2 ). fi : Ma sát bên của cọc tại lớp đất thứ i(kN/m2 ). li : Chiều dày lớp đất thứ i mà cọc đi qua (m). u: Chu vi mặt cắt ngang cọc (m). Ap : Diện tích mũi (m2). mf : Hệ số điều kiện làm việc của đất ở mặt bên của cọc. qp = 2913.79 (kN/m2 ):được tính tốn từ cơng thứ (A-8) áp dụng đối với cọc nhồi tựa lên cát( TC 205-1998). (A.8) Trong đĩ: được tra bảng A.6 TCXD 205-1998, =0.24 , phụ thuộc vào gĩc ma sát trong của đất. phụ thuộc vào tỷ số L/dp=25/0.8=31, dp là đường kính cọc. L = 18 m chiều dài cọc. : trọng lượng thể tích đất dưới mũi cọc, cĩ xét đến sự đẩy nổi trong nước. =9.5 kN/m3. : trọng lượng thể tích trung bình của các lớp đất trên mũi cọc cĩ xét đến sự đẩy nổi trong nước. qp = 0.750.24(9.50.871.3+0.710.5118127) = 2913.79 KN/m2. BẢNG TÍNH GIÁ TRỊ Lớp đất Li(m) Zi(m) mf fsi(kN/m2) mf*Li*fsi (kN/m) 1 2 2 0.6 21 25.2 2 4 0.6 27 32.4 2 2 6 0.6 36.5 43.8 2 8 0.6 38.5 46.2 2 10 0.6 40 48 2 12 0.6 42 50.4 2 14 0.6 43.5 52.2 3 2 16 0.6 52 62.4 2 18 0.6 53.5 64.2 1 19 0.6 55.5 33.3 4 1 20 0.6 80 48 506.1 Vậy Qtc = 1x 3106 x 0.282+ 3.14 x 0.6 x 506.1 = 1829.4 kN. . - Sức chịu tải của cọc Qc = min(Qvl,Qa) = ( 2134.2, 1306.7) = 1306.7 kN. 3.2.1.5. Xác định số lượng cọc - Ta cĩ áp lực tính tốn do phản lực đầu cọc tác dụng lên đáy đài: ptt = == 531.65 (kN/m2 ) Diện tích sơ bộ của đáy đài: = = 7.67m2. Chọn a=1.5 m, b=3.5m Trong đĩ: Ntt0 - lực dọc tính tốn xác định tại đỉnh đài, lấy giá trị lớn nhất khi tổ hợp tải trọng tác dụng. Ntt0 = Ntt max = 3741.5 kN h : chiều sâu chơn mĩng h = 2m n : hệ số vượt tải n = 1,1 gtb : là trị trung bình trọng lượng riêng của đài và đất trên các bậc đài, tạm lấy gtb=20 (kN/m3). - Trọng lượng tính tốn sơ bộ của đài và đất trên đài: Nttsb = n.Fsb. h.gtb = 1.1 x 7.67 x 2 x 20 = 337.48 kN - Số lượng cọc sơ bộ: nc = = = 1.59 (cọc). - Chọn thực tế nc = 2 cọc để bố trí cho mĩng. - Khoảng cách giữa các tim cọc ³ 3d = 2.4m; Khoảng cách từ tim cọc đến mép đài ³ 0,7d lấy bằng 0.6m; Mặt bằng bố trí cọc cho mĩng như hình vẽ sau: 3.2.1.6 Kiểm tra lực tác dụng lên cọc Trường hợp tải Nott (kN) Mott (kNm) Qott (kN) (Nmax, Mtu, Qtu) 3741.5 -10.02 -6.66 - Từ mặt bằng bố trí cọc ta cĩ diện tích đáy đài thực tế là: Ftt = 2.7´ 0.9 = 2.43 (m2). - Trọng lượng của đài và đất trên đài sau khi bố trí cọc Nttđ = n.Ftt. hđ.gtb= 1.1 ´ 2.43´ 1.2 ´ 20 = 114.05 kN - Lực dọc tính tốn xác định đến đỉnh đài: Ntt = N0tt + Nttđ = 3741.5+ 114.05 = 3855.55 kN - Lực truyền xuống cọc được xác định bằng cơng thức sau: nc = 2 là số lượng cọc trong mĩng. Mytt : là mơ men uốn tính tốn tương ứng quanh trục trục y, ta cĩ : Mytt = M0ytt = 10.02 kNm xmax (m): khoảng cách từ tim cọc biên đến trục X. xi, (m): khoảng cách từ trục cọc thứ i đến các trục đi qua trọng tâm diện tích tiết diện các cọc tại mặt phẳng đáy đài (xem sơ đồ bố trí cọc). Thay số vào ta cĩ : Pttmax = 1936 kN Pttmin = 1927 kN Ptttb = 1931.5 kN Ta thấy : Pc=1.1x25x Fcxlc = 1.1 x 25 x 0.5024 x25 = 345.4kN Pmax + Pc = 1936 + 345.4 = 2281.4 kN< Qvl=3686kN. Pmin > 0 : cọc chỉ chịu nén , khơng cần kiểm tra nhổ. Thỏa điều kiện lực đứng tác dụng lên cọc Kiểm tra với 2 cặp cịn lại : Trường hợp tải Nott (kN) Mott (kNm) Qott (kN) (Mmax, Mtu, Ntu) 2798.03 218.13 47.46 Pmax= 2199.6< Qvl=3686 kN. Pmin = 2011.1 kN> 0 (thỏa). Trường hợp tải Nott (kN) Mott (kNm) Qott (kN) (Mmax, Mtu, Ntu) 3535.88 -235.16 -59.44 Pmax= 1971.12 kN< Qvl=3686 kN. Pmin = 1769.94 kN> 0 (thỏa). 3.2.1.7. Kiểm tra theo điều kiện biến dạng Áp lực tiêu chuẩn đáy khối mĩng quy ước Với quan niệm nhờ ma sát giữa mặt xung quanh cọc và đất bao quanh, tải trọng của mĩng được truyền trên diện rộng hơn, xuất phát từ mép ngồi cọc tại đáy đài và nghiêng một gĩc a = jtb/4. - Chiều rộng mĩng khối qui ước: = 9.45(m). Chiều dài mĩng khối qui ước: = 7.49 (m). Diện tích mĩng khối quy ước: (m2). Xác định trọng lượng của khối mĩng quy ước Trọng lượng khối mĩng quy ước trong phạm vi từ đáy đài đến mũi cọc kể cả trọng lượng cọc(cĩ kể đến) Lớp đất hi (m) (kN/m3) hi x T.lượng lớp i ( kN) 1 4 19.2 76.8 5378.30 2 10 18.2 182 12745.46 3 5 18.4 92 6442.76 4 1 19.5 117 8193.51 Tổng 467.8 32760.03 Trọng lượng đất mà cọc chiếm chỗ: Nc = nc x Ĩ(hi x) x d2 x /4 ) = 2 x 467.8 x 0.82 x 3.14/4 = 470.04 kN. Trọng lượng tiêu chuẩn cọc trong phạm vi khối mĩng quy ước : Ntcc = Pc x 2 = 690.8 kN. Trọng lượng khối mĩng quy ước: Ntcqư = 32760.03 + 690.8 – 470.04 = 32980.79 kN. - Trị tiêu chuẩn lực dọc xác định đến đáy khối quy ước: Ntc = Notc + Ntcqư = 6648.26+ 32980.79 = 34559.48kN. - Mơmen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối mĩng qui ước :  = 166.8+40.41 (2+25) = 1257.87(KN.m). Trường hợp tải Notc (kN) Motc (kN m) Qotc (kN) (Nmax, Mtu, Qtu ) 2875.21 166.8 40.41 - Ứng suất lớn nhất và nhỏ nhất ở đáy khối mĩng qui ước :  = Trong đĩ : 111.48 m3 - Cường độ tính tốn của đất nền ở đáy khối mĩng qui ước :  . Trong đĩ : A,B,D : Các hệ số được tra bảng phụ thuộc vào j của đất nền dưới mũi cọc ,với j =35o27’ tra bảng 1.1 sách nền và mĩng _ Th.S LÊ ANH HỒNG ta cĩ A= 1.67, B=7.69, D= 9.59. m1 ,m2: là hệ số làm việc của đất phụ thuộc tính chất đất nền và tính chất kết cấu của cơng trình ,tra bảng ta cĩ m1=1.2 ,m2 =1.1 ktc : là hệ số dộ tin cậy lấy bằng 1 :trọng lượng riêng của lĩp dất dưới mũi cọc . : Trọng lượng thể tích trung bình của các lớp đất từ mũi cọc trở lên. 10.3(KN/m3) =>= 2079.5(KN/m2) Vậy <1.2 =2495.4 (KN/m2). >0 < => Thỏa mãn yêu cầu về biến dạng. Kiểm tra với 2 cặp cịn lại: Trường hợp tải Notc (kN) Motc (kNm) Qotc (kN) (Mmax, Mtu, Ntu) 193.02 -2433.07 -45.45 - Trị tiêu chuẩn lực dọc xác định đến đáy khối quy ước: Ntc = Notc + Ntcqư = 2798.03 + 32980.79= 35778.8 kN. - Mơmen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối mĩng qui ước :  = 221.97+52.26 (2+25) = 1633 (KNm). - Ứng suất lớn nhất và nhỏ nhất ở đáy khối mĩng qui ước :  = <1.2 =2495.4 (KN/m2). >0 < Thỏa mãn yêu cầu về biến dạng. Trường hợp tải Notc (kN) Motc (kNm) Qotc (kN) (Mmax, Mtu, Ntu) -190.09 -2114.59 -45.23 - Trị tiêu chuẩn lực dọc xác định đến đáy khối quy ước: Ntc = Notc + Ntcqư = 2114.59 + 32980.79= 35095.38 kN. - Mơmen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối mĩng qui ước :  = 190.09+45.23 (2+25) = 1411.3 (KNm). - Ứng suất lớn nhất và nhỏ nhất ở đáy khối mĩng qui ước :  = <1.2 =2495.4 (KN/m2). >0 < Thỏa mãn yêu cầu về biến dạng. 3.2.1.8 Tính tốn và bố trí thép đài cọc Kiểm tra chọc thủng cho cọc - Ta thấy tháp xuyên thủng bao trùm ra ngồi các cọc nên điều kiện xuyên thủng được thỏa mãn. Kiểm tra khả năng chịu lực của đài - Lực cắt : Qmax = Pmax = 1404.76 kN - Điều kiện để bê tơng khơng bị phá hoại: Qmax =1404.76 < 0.3 jw1 jb1 Rbbh0 = 0.3 x 14500 x 3.6 x1.3 = 20358kN Þ thỏa - Kiểm tra điều kiện chịu cắt của bê tơng: Qmax =2079.16kN < 0.5(1+jf + jn)Rbtbh0 = 0,5 x1050 x 3.6 x 1.3 = 2457kN Þ thỏa. Vậy bêtơng đã đủ khả năng chịu cắt nên ta khơng cần bố trí thép đai cho đài. - Xem đài cọc là một consol ngàm vào mép cột cịn đầu kia tự do. Tải trọng tác dụng lên đài là các tải tập trung do cọc truyền lên. - Số liệu tính tốn: Bêtơng B25: Rb = 14.5 (MPa) ; Rbt = 1.05 (MPa) Mơđun đàn hồi: Eb = 30x103 ( MPa) Thép AII (f<=10) Rs = 280 (MPa) Thép AIII(f>10) Rs = 365 (Mpa) Mơđun đàn hồi: Es= 21x104(Mpa) Es= 20x104(Mpa) Chiều cao đài h = 150 cm Chiều cao làm việc ho = 120 cm - Tính tốn đài như một dầm đặt cốt đơn + Lực tác dụng lên đầu cọc: 1404.76 kN + Moment theo phương X: Mx = rx(Pmax +Pmax) Trong đĩ : rx = 1.15 m Mx = 1.15´ 2 x 1404.76 = 3230.95 (kN.m) Diện tích cốt thép cần: Asx = = (cm2) Chọn 24Ỉ22 (Fa=91.22 cm2). + Mơmen theo phương Y: My = ry(Pmax +Pmax) Trong đĩ : ry = 0.75m My = 0.75´ 2 x 1404.76 = 2107.14 (kN.m) Diện tích cốt thép cần Asy = = (cm2) Chọn 16Ỉ22 (Fa=60.81 cm2). 3.2.1.9. Kiểm tra tính lún (theo trạng thái giới hạn thứ hai) - Dùng phương pháp phân tầng cộng lún để tính lún cho mĩng - Ta tiến hành chia lớp đất từ đáy mũi cọc trở xuống thành từng lớp nhỏ hi, chọn hi = 1.498 m + Ứng suất bản thân của đất ở đáy khối mĩng quy ước : = = 10.326 = 267.8 (KN/m2) . Trong đĩ : = 10.3(KN/m2) + Ứng suất gây lún ở đáy khối mĩng quy ước : = - = 471.6 – 267.8 = 203.8 (KN/m2). + Phân bố ứng suất trong nền đất : Ứng suất do đất nền : sbtZi = Shi gI (2.34) Ứng suất do tải trọng: sglZi = K0 (2.35) Với , tra trong bảng 3-7 sách “HDĐA NỀN VÀ MĨNG”. Bảng 1.3. Bảng ứng suất do TLBT & ứng suất gây lún. Lớp đất Điểm Z (m) Ko (KN/m2) (KN/m2) Cát hạt trung 0 0 1.25 0 1 203.8 267.80 1 1.498 1.25 0.4 0.969 197.48 283.63 2 2.996 1.25 0.8 0.835 170.17 299.47 3 4.494 1.25 1.2 0.660 134.51 315.30 4 5.992 1.25 1.6 0.505 102.92 331.14 5 7.49 1.25 2 0.388 79.07 346.97 6 8.988 1.25 2.4 0.302 61.55 362.80 Giới hạn tính lún lấy đến điểm 6 cĩ độ sâu Z = 8.988 m kể từ vị trí mũi cọc trở xuống. Ta cĩ : sglZi = 61.55 (KN/m2 ) <0.2sbtZi = 0.2 362.80 = 72.56 (KN/m2) Giới hạn nền để tính lún lấy tại điểm 6. Độ lún của nền: + Độ lún tại tâm mĩng được tính theo cơng thức: S = Trong đĩ : - E =14160 kN/m2 : Modul biến dạng của lớp đất thứ 4 - Theo TCVN 15-70 : cho mọi loại đất => SA= = 0.029 m = 2.9 cm. Vậy : SA = 2.9 (cm) Thỏa điều kiện lún cho phép. 3.2.1.10. Tính tốn thép đài mĩng M1 : + Mĩng M1 cĩ kích thước lxb =3.6x1.4 (m2),chiều cao đài hđ = 1.2 (m) + Sơ đồ tính tốn như sau : - Tính tốn và bố trí thép theo 2 phương. - Khi tính tốn giá trị nội lực ta xem như đài cọc là thanh ngàm tại mép cột và lực tác dụng chính là phản lực đầu cọc. - Sơ đồ tính của đài là một console ngàm vào cột theo chu vi cột . Ngoại lực làm đài bị uốn là những phản lực đầu cọc. § Tính cốt thép đài mĩng theo phương Y , mặt cắt II – II : Do mĩng M1 theo phương Y chỉ cĩ một hàng cọc chịu nén đúng tâm từ chân cột truyền xuống nên đài cọc theo phươngY chỉ chịu phản lực của đất nền phân bố đều dưới đáy cọc. Nên ta khơng cần tính thép đối với đài mĩng M1 theo phương Y mà chỉ bố trí theo cấu tạo để phịng bêtơng bị nứt khi co ngĩt. =>Như vậy thép theo phương Y chọn theo cấu tạo : 18f14 s200 § Tính cốt thép đài mĩng theo phương X , mặt cắt I – I : MI-I = r2 x Pmax = 0.9 x 1580.14 = 1422.13(KNm) Trong đĩ : r 2 là khoảng cách từ trục cọc thứ I đến mép cột Pmax là phản lực đầu cọc thứ i lớn nhất + Tính tốn diện tích cốt thép cho đài cọc: h0 = hđ – h1 = 1.2 - 0.15 = 1.05 (m) = 105 (cm) Trong đĩ : h1 là đoạn cọc chơn vào đài h1 = 0.15 (m) FaI = = = 53.746 ( cm2) => Chọn 11 f16 (AS = 22.121 cm2) + Chiều dài một thanh thép dài 3.57m + Khoảng cách cần bố trí các cốt thép dài =1.4–2x0.015= 1.37m (Với a = a’ = 15cm lớp bê tơng bảo vệ) =>Như vậy thép theo phương X : 11 f 16 3.2.1.11. Kiểm tra cọc chịu tải ngang : - Giả sử đầu cọc được ngàm vào đài do đĩ đầu cọc chỉ chuyển vị ngang, khơng cĩ chuyển vị xoay. - Mơmen quán tính tiết diện ngang của cọc : J = = ´ 3.14´ 0.64 = 0.02m4 - Độ cứng tiết diện ngang của cọc: Eb.J = 30 x 106 x 0,02 = 580000 KN.m2 = 58 x 104 (KN.m2) Eb: Mơ đun đàn hồi của bê tơng, Eb = 30 x 106 (KN/m2) - Chiều rộng quy ước bc của cọc : - Theo TCXD 205-1998 d ³ 0.8m bc = d + 1 = 0,6 + 1 = 1,6 m - Hệ số tỷ lệ k theo cơng thức: Cz = k x z - Chiều dài ảnh hưởng: lah = 2 x (d +1) = 2 x (0,6 +1) = 3,2 m => cọc nằm trong lớp đất lớp số 2. Tra bảng G.1 TCXD 205 : 1998 , trang 72 dựa vào độ sệt B = 0.33 ta được giá trị k1= 4680 KN/m4 (nội suy) - Biểu đồ biểu thị độ ảnh hưởng của các lớp đất trong phạm vi làm việc đến chiều dài của các lớp đất - Hệ số biến dạng m - Chiều dài tính đổi của phần cọc trong đất : Le = abd.L = 0.429 ´ 28 = 12.012 m - Các chuyển vị dHH, dHM, dMH, dMM của cọc ở cao trình đáy đài do các ứng lực đơn vị đặt tại cao trình đáy