Luận văn Thiết kế kỹ thuật nhà máy giấy LEE&MAN Việt Nam

.25( )sQ T     - Xác định thành phần chịu mũi: ' 0 2 ' 7.7 0.386; 2.004; 7.416 1.4 / (2 15)*0.562 (2 15 10.5)*0.901 (2 15 10.5 6.5)*0.713 (2 15 10.5 6.5 3.5)*0.895 92.14 1.4*7.416 92.14*2.004 0.895*0.6*0.386 195.2 / p c vp q p q c vp p q cN N d N N N N c T m q T                                     2m  Qp=195.2*0.283=55.25T  273.25 55.25 155( ) 2 3a Q T    Sức chịu tải của cọc D60cm, dài L=35m là: 155T 2. Xác định kích thước đài cọc: - Áp lực tính toán do phản lực đầu cọc tác dụng lên đái đài: 2 2 155 47.8 (3 ) (3*0.6) ttP d     - Diện tích sơ bộ của đài: p p pQ q A Phần 3 – NỀN MÓNG Chương 4: THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI GVHD: ThS. Hoàng Vĩ Minh SVTH: Phạm Trung Dân Quốc Trang 186 20 446.97 10.7 47.8 2.2*2.5*1.1 tt tb NF m hn       Với: Ptt = Qa=155T  Chọn Fđ=3.3x3.3=10.89m2. 3. Xác định số lượng cọc và bố trí cọc: - Xác định số lượng cọc: 551.51.1* 5.87 109.3 N n P    Với: + Tải trọng công trình: 0 446.97 ttN T + Tải trọng đài và đất nền trên đài: 1.1*10.89*2.5*2.2 65.88tbN nFh T   => 0 65.88 446.97 512.85 ttN N N T     => Ta chọn n=4 cọc. MÓNG M1N 45 0 45 0 700 600 3300 70 0 x y M y Mx 33 00 2400450 24 00 Phần 3 – NỀN MÓNG Chương 4: THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI GVHD: ThS. Hoàng Vĩ Minh SVTH: Phạm Trung Dân Quốc Trang 187 4. Tính toán trạng thái giới hạn thứ nhất: a. Kiểm tra độ sâu chôn đài: Điều kiện: min0.7dh h min 2 tan(45 ) 2 H h b      Trong đó: b=3.3m: cạnh đáy theo phương thẳng góc với tổng lực ngang. min 28.7 2*20.8tan(45 )* 1.15 2 1.55*3.3 h m   min2.5 (0.7 0.7*1.15 0.81 )h m h m    (thỏa)  Vậy độ sâu chôn đài h=2.5m thỏa điều kiện. b. Kiểm tra tải trọng công trình tác dụng lên cọc: - Tổ hợp: Nmax- Mxtư - Mytư – Qtư. Chân cột Trục NL max TH tải Ntc Mtc x Mtc y Q୲ư୶ Q୲ư୷ Qmax T T.m T.m T T T 6-H (C18) N TH1 514.01 1.17 8.88 9.4 3.76 M-x TH3 412.35 26.29 7.92 10.25 4.8 M-y TH5 409.73 1.29 35.97 20.18 4 Q 20.18 Bảng 3.3 – Nội lực cột C18, khung 6 trục H Ntt = Nmax + Wđ Trọng lượng tính toán của đài: (giả sử chiều cao đài 1.2m) . . . 10.89*0.5*(2.5 1)*1.1 10.89*0.7*2.5*1.1 29.5đ đ đW F h n     T Ntt = 514.01+29.5 = 543.51 T. Moment tính toán tại đáy đài. Mttx = Mtưx + Qtưy .hđ = 1.17 + 3.76 *1 = 4.93 T.m Mtty = Mtưy + Qtưx .hđ = 8.88 + 9.4* 1 = 18.3 T.m Tải trọng do công trình tác dụng lên đầu cọc được xác định theo công thức: Phần 3 – NỀN MÓNG Chương 4: THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI GVHD: ThS. Hoàng Vĩ Minh SVTH: Phạm Trung Dân Quốc Trang 188      220 i i tt y i i tt x c tt tt x xM y yM n NP      2 max 2 max min max i tt y i tt x c tt tt i x xM y yM n NP Ta có: maxmax max 0 2 2 minmin min 0 2 2 543.51 18.3*1.2 4.93*1.2 140 4 5.76 5.76 543.51 18.3*1.2 4.93*1.2 131 4 5.76 5.76 tttt tt y x c i i tttt tt y x c i i M xN M yP T n x y M xN M yP T n x y                     Với: nc=4 cọc. max min 1.2x x m  max min 1.2y y m  2 2 2 2 22*1.2 2*1.2 5.76i ix y m     45 0 45 0 700 600 3300 70 0 x y M y Mx 33 00 2400450 24 00 Phần 3 – NỀN MÓNG Chương 4: THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI GVHD: ThS. Hoàng Vĩ Minh SVTH: Phạm Trung Dân Quốc Trang 189 20.6 *3.14*31*(2.5 1)*1.1 14.5 4c P T    max 0 max 0 min 0 140 14.5 154.5 155 0 tt c n tt c c P P P P P T P T P          (Thoả)  Kiểm tra lại với tổ hợp tính toán max 26.29 . 7.92 . 5.3 4.8 412.35 x y tu x tu y tu tu M T m M T m Q T Q T N T      Ntt = Nmax + Wđ Trọng lượng tính toán của đài: 29.5đW T Ntt = 412.35+29.5 = 441.85 T. Moment tính toán tại đáy đài. Mttx = Mxmax + Qytư .hđ = 26.29 + 4.8 *1 = 31.09 T.m Mtty = Mtưy + Qtưx .hđ = 7.92 + 5.3 * 1 = 13.22 T.m Tải trọng do công trình tác dụng lên đầu cọc được xác định theo công thức: maxmax max 0 2 2 441.85 13.22*1.2 31.09*1.2 119.7 4 5.76 5.76 tttt tt y x c i i M xN M yP T n x y          minmin max 0 2 2 441.85 13.22*1.2 31.09*1.2 101.2 4 5.76 5.76 tttt tt y x c i i M xN M yP T n x y           max 0 max 0 119.7 14.5 134.2 155 tt c n tt c n P P P P P T P T         (Thoả)  min0 101.2 0P T  (Ta không cần kiểm tra điều kiện chống nhổ của cọc)  Kiểm tra lại với tổ hợp tính toán: Phần 3 – NỀN MÓNG Chương 4: THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI GVHD: ThS. Hoàng Vĩ Minh SVTH: Phạm Trung Dân Quốc Trang 190 max 35.97 . 1.29 . 20.18 4 409.73 y x tu x tu y tu tu M T m M T m Q T Q T N T      Ntt = Nmax + Wđ Trọng lượng tính toán của đài: 29.5đW  T Ntt = 409.73+29.5 = 439.23 T. Moment tính toán tại đáy đài. Mttx = Mxtu + Qytư .hđ = 1.29 + 4 *1 = 4.29 T.m Mtty = Mymax + Qtưx .hđ = 35.97 + 20.18 * 1 = 56.15 T.m Tải trọng do công trình tác dụng lên đầu cọc được xác định theo công thức: maxmax max 0 2 2 439.23 56.15*1.2 4.29*1.2 121.6 4 5.76 5.76 tttt tt y x c i i M xN M yP T n x y          minmin max 0 2 2 439.23 56.15*1.2 4.29*1.2 96.5 4 5.76 5.76 tttt tt y x c i i M xN M yP T n x y           max 0 max 0 121.6 14.5 135.1 155 tt c n tt c n P P P P P T P T         (Thoả)  min0 96.5 0P T  (Ta không cần kiểm tra điều kiện chống nhổ của cọc) c. Kiểm tra cường độ đất nền: - Kiểm tra điều kiện: max 1.2 tcR  tcR  - Để kiểm tra cường độ khối đất nền tại mũi cọc, ta xem cọc, đài cọc và phần đất trên các cọc là khối móng qui ước. - Xác định kích thước móng qui ước tại cao trình mũi cọc. + Góc ma sát trong trung bình của các lớp đất mà cọc đi qua: Phần 3 – NỀN MÓNG Chương 4: THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI GVHD: ThS. Hoàng Vĩ Minh SVTH: Phạm Trung Dân Quốc Trang 191 018*2 15*3.3 10.5*10.7 4.3*7.4 7.84 29.3 i i tb i h h          + Góc truyền lực: 07.84 1.96 4 4 tb    -> tan 0.034  - Xác định chiều dài khối móng qui ước: 3 2*31*0.034 5.1qu quB L m    - Diện tích khối móng qui ước: 25.1*5.1 26qu qu quF B L m   - Độ sâu đặt móng qui ước: 31 2.5 33.5qu c dH l H m     - Tải trọng đất và đài từ cao trình đáy đài trở lên: 1 1.1*2.5*2.2*26 157.3quN nh F T   - Trọng lượng khối móng qui ước từ cao trình đáy đài trở xuống: 2 21.89*26 569.14i i quN h F T   Trọng lượng đất bị cọc chiếm chỗ: (Ta không tính trọng lượng đất bị chiếm chổ vì thực chất khi cọc ép xuống, đất bị nén chặt, khối lượng đất khối móng xem như không đổi) Với: 20.562*14.5 0.901*10.5 6*0.713 21.89 /i ih T m     - Trọng lượng bản thân cọc: 2 3 0.6 *3.141.1*4*31* *(2.5 1) 57.9 4c c N nml F T     Trường hợp tải trọng: Ntcmax – Mtcx-tu – Mtcy-tu – Qtctư - Tải trọng công trình: max 0 514.01 446.97 1.15 1.15 tc NN T    Tải trọng công trình tại đáy khối móng qui ước: 1 2 3 0 157.3 569.1 57.8 446.97 1231.2 tc tcN N N N N T         - Tổng moment tác dụng tại cao trình đáy móng: 1.17 3.76 *1 4.93tc tc tcx xtu ytu dM M Q h     T.m Phần 3 – NỀN MÓNG Chương 4: THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI GVHD: ThS. Hoàng Vĩ Minh SVTH: Phạm Trung Dân Quốc Trang 192 8.88 9.4* 1 18.3 .tc tc tcy ytu xtu dM M Q h T m     - Độ lệch tâm: 4.93 0.004 1231.2 tc x x tc qu Me N    m 18.3 0.015 1231.2 tc y y tc qu M e N    m - Áp lực tiêu chuẩn tại đáy khối móng quy ước: max 66 1231.2 6*0.004 6*0.0151 1 48.4 26 5.1 5.1 tc qu ytc x qu qu qu N ee F L B                   T/m2 min 66 1231.2 6*0.004 6*0.0151 1 46.3 26 5.1 5.1 tc qu ytc x qu qu qu N ee F L B                   T/m2 2max min 48.4 46.3 47.35 / 2 2 tc tc tc tb T m          Cường độ đất nền tại khối móng qui ước [( ) ]tc qu qu tbR m AB BH Dc   Trong đó: 21.4 /CLc T m 0 0.134 7.7 1.546 3.787 CL A B D         321.89 0.706 / 31 i i tb i h T m h       21*[(0.134*5.1 1.546*33.5)*0.706 3.787*1.4] 49.7 /tcR T m     Từ kết quả ta thấy: tcR  2max 1.2 1.2*49.7 59.6 / tcR T m    min 0  max min 48.4 1.05 4 46.3      (Thỏa điều kiện) Thỏa trạng thái giới hạn thứ nhất. Phần 3 – NỀN MÓNG Chương 4: THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI GVHD: ThS. Hoàng Vĩ Minh SVTH: Phạm Trung Dân Quốc Trang 193 5. Tính toán trạng thái giới hạn thứ 2: a. Kiểm tra lún: - Độ lún móng phải thỏa mãn điều kiện: S<Sgh. - Theo TCVN 45-78 thì độ lún cho phép hay Sgh=8cm - Tính lún bằng phương pháp cộng lún từng lớp, độ lún cuối cùng: iS S - Ứng suất đo trọng lượng bản thân đất gây ra dưới đáy khối móng qui ước: 33.5 221.89 /bt V i ih T m      - Ứng suất gây lún: + Tại đáy khối móng qui ước: 247.35 21.89 25.46 /btP T m      + Tại độ sâu zi so với khối móng qui ước. 0i gl z PK  Trong đó: K0 được tra trong sách “cơ học đất” – Hoàng Vĩ Minh. - Chia lớp đất dưới khối móng qui ước thành nhiều lớp đất phân tố có chiều dày: 5.1 1 5 5 qu i B h m    Chọn hi=1m Lớp Điểm Z(m) qu qu L B qu Z B K0 2( / ) gl T m  2( / ) bt T m  CL 0 0 1 0,00 1,000 25,46 21,89 1 1 1 0,20 0,960 24,44 22,79 2 2 1 0,39 0,808 20,57 23,68 3 3 1 0,59 0,616 15,68 24,58 Phần 3 – NỀN MÓNG Chương 4: THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI GVHD: ThS. Hoàng Vĩ Minh SVTH: Phạm Trung Dân Quốc Trang 194 4 4 1 0,78 0,465 11,84 25,47 5 5 1 0,98 0,347 8,83 26,37 6 6 1 1,18 0,265 6,75 27,26 7 7 1 1,37 0,209 5,32 28,16 Bảng 3.4 –Ứng suất công trình dưới khối móng qui ước - Tại điểm 7: 0.2gl bt   Nền giới hạn lấy tại điểm 7, ở độ sâu 7m tính từ khối móng qui ước. - Độ lún: 0.8*1 25.46 5.32*( 24.44 20.57 15.68 11.84 8.83 6.75 ) 0.058 1240 2 2 i CL zi zi oi S h m E             5.8 ghS cm S  . (thỏa)  Thỏa trạng thái giới hạn thứ 2 IV. TÍNH TOÁN ĐÀI CỌC 1. Kiểm tra độ chọc thủng của đài MÓNG M1N 3300 70 0 x y M y Mx 33 00 2400450 24 00 45 0 45 0 700 600 12 00 3000 45° 700 Phần 3 – NỀN MÓNG Chương 4: THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI GVHD: ThS. Hoàng Vĩ Minh SVTH: Phạm Trung Dân Quốc Trang 195 - Vật liệu: + Thép đai CI: 2 2 22250 / ; 2250 / ; 1750 /s sc swR kg cm R kg cm R kg cm   + Thép dọc AIII: 2 23650 / ; 3650 /s scR kg cm R kg cm  + Bê tông B20: 2 2 6 2115 / ; 9 / ; 2.7*10 /n k bR kg cm R kg cm E T m   - Chiều cao làm việc của đài cọc: giả sử h0=1.2m 0 0.75 k tb P h R U   0iP =0 (T)  0 0.75 . oi k tb P h R U   = 0 (thỏa) 2. Kiểm tra điều kiện chịu lực cắt: 0 k Qh bR  Trong đó: Q : Tổng lực các cọc nằm ngoài tiết diện cắt b : Bề rộng đài cọc thẳng góc với phương tính toán. 2 29 / 90 /kR kg cm T m  : Cường độ kéo của bê tông.  : Hệ số thứ nguyên được xác định như sau: 2 00.7 1 h C         Với: C=0.675m : khoảng cách từ mép cột đến mặt phẳng đang xét. (0.5h0< C < h0) 210.7 1 1.25 0.675         Phần 3 – NỀN MÓNG Chương 4: THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI GVHD: ThS. Hoàng Vĩ Minh SVTH: Phạm Trung Dân Quốc Trang 196 2 2*155 0.84 1.25*3.3*90 a k k QQ m bR bR       0 1.2 0.84h m m  (thỏa)  Vì móng hình vuông và cọc bố trí đều nhau nên ta chỉ kiểm tra 1 trong 2 phương x,y của móng mà thôi. a. Tính toán bố trí thép: (tính toán đài cọc theo điều kiện chiệu uốn) Quan niệm đài cọc như dầm consol ngàm vào tiết diện đi qua chân cột. 3300 70 0 x y M y Mx 33 00 2400450 24 00 45 0 45 0 700 600 3000 850 3300 70 0 x y M y Mx 33 00 450 24 00 45 0 45 0 700 600 Phần 3 – NỀN MÓNG Chương 4: THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI GVHD: ThS. Hoàng Vĩ Minh SVTH: Phạm Trung Dân Quốc Trang 197 Momen tại tiết diện ngàm: n oi i i M P d Trong đó: M: momen tại vị trí ngàm Poi: Phản lực đầu cọc thứ i tại phạm vi consol 2 2*155 310oi aP Q T    0.85x yd d m  (như trong hình)  5310*0.85 263.5 . 263.5*10 .x yM M M T m kg cm     3. Diện tích cốt thép trên toàn bề rộng làm việc của đài theo phương x: 5 2 0 263.5*10 76.4 0.9*3650*(120 15)s s MA cm R h     4. Chọn khoảng cách bố trí 2 tim thép là: a=15cm 5. Số thanh cần thiết: 330 10 1 23( ) 15 N thanh    Chọn 222( 3.8 )sA cm  để bố trí: => 223*3.8 87.4chonsA cm   chons sA A (thỏa) 6. Kiểm tra hàm lượng: 0 87.4*100 *100 0.25% 330*105 chon sA bh     max min 115*100 0.59* *100 1.86% 3650 0.1% b R s R R        min max    (thỏa)  Vậy thép đài bố trí theo phương x là: 22 150a Vì x yM M , nên ta bố trí giống phương y giống phương x. Phần 3 – NỀN MÓNG Chương 4: THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI GVHD: ThS. Hoàng Vĩ Minh SVTH: Phạm Trung Dân Quốc Trang 198 V. KIỂM TRA CỌC: 1. Kiểm tra cọc chịu tải trọng ngang: - Vật liệu: + Thép đai CI: 2 2 22250 / ; 2250 / ; 1750 /s sc swR kg cm R kg cm R kg cm   + Thép dọc CII: 2 2 22800 / ; 2800 / ; 2250 /s sc swR kg cm R kg cm R kg cm   + Bê tông B25: Rb = 145daN/cm2 ; Rbt=10.5 kg/cm2; Eb=2.7*106T/m2 - Tải trọng truyền xuống móng: + Lực cắt lớn nhất tại chân đài: 2 2 2 220.18 4 20.57tt x yH Q Q T     - Phân phối tải ngang cho 4 cọc chịu: 20.57 5.1 4 H T  - Hệ số biến dạng: 55 6 3 . 400*1.4 0.49 . 2.7*10 *6.4*10 c bd b K b E I     Với: K=400T/m4: hệ số biến dạng thứ nguyên (tra trong bảng G1, TCXD 205-1998) bc=1.5*d+0.5=1.5*0.6+0.5=1.4m : chiều rộng qui ước của cọc (d<0.8m). Eb=2.7*106 T/m2. 4 3 46.4*10 ( ) 64 dI m    Chiều sâu và cao độ tính đổi hạ cọc trong đất: . 35*0.49 17.15 . 37.5*0.49 18.38 e c bd e bd L L m Z z m         Từ chiều sâu hạ cọc ta tra bảng G2, TCXD 205-1998  0 0 02.441; 1.621; 1.751A B C   - Chuyển vị ngang của tiết diện cọc bởi lực ngang đơn vị H0=1, gây ra:  3 03 3 6 3 4 03 3 6 3 1 2.441. 1.1*10 . . 0.49 *2.7*10 *6.4*10 1 1.621. 7.2*10 . . 0.49 *2.7*10 *6.4*10 HH bd b MH bd b A E I B E I               Phần 3 – NỀN MÓNG Chương 4: THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI GVHD: ThS. Hoàng Vĩ Minh SVTH: Phạm Trung Dân Quốc Trang 199  3 3 0 0 0 4 3 0 0 0 . . 5.1*1.1*10 5.61*10 . . 5.1*7.2*10 3.6*10 HH MH MH MM y H M H M                  Với: H0=H=5.1T; M0=M+H*l0=0 (momen tại chân đài đã chuyển thành lực dọc trong cọc) - Góc xoay ở cao trình đáy đài: 2 30 0 0 0 . 3.6*10 2. .b b H l Hl E I E I         - Chuyển vị của cọc: 3 3 0 0 0 0 5.6*103n b Hly l y E I        - l0=0: chiều dài cọc từ đáy đài đến mặt đất, móng đài thấp  Tính toán ứng suất z , momen uốn zM , lực cắt Qz của cọc khoan nhồi chịu tải ngang: - Công thức: TCXD 205-1998: 0 0 0 0 1 1 1 13 3 2 0 3 0 3 0 3 3 2 0 4 0 4 0 4 0 4 ( . . . ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . z e bd bd bd b bd b z bd b bd b z bd b bd b bd b z M HK z y A B C D E I E I M E I y A E I B H D Q E I y A E I B E I C H D N N                           Với: các hệ số A, B, C, D được tra trong bảng G3:  Do cọc có đường kính ≤ 60cm, nhưng nằm trong lớp bùn sét chảy dẻo nên ta cần kiểm tra ổn định đất nền quanh cọc. Vì vậy, ta cần tính toán z (theo TCXD 205-1998). - Momen dọc theo thân cọc: Z Ze A3 B3 C3 D3 Mz 0,4 0,2 -0,001 0 1 0,2 2,056 0,8 0,4 -0,011 -0,002 1 0,4 3,947 1,2 0,6 -0,036 -0,011 0,998 0,6 5,688 1,6 0,8 -0,085 -0,034 0,992 0,799 7,273 Phần 3 – NỀN MÓNG Chương 4: THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI GVHD: ThS. Hoàng Vĩ Minh SVTH: Phạm Trung Dân Quốc Trang 200 2 1 -0,167 -0,083 0,975 0,994 9,325 2,4 1,2 -0,287 -0,173 0,938 1,183 11,978 2,8 1,4 -0,455 -0,319 0,866 1,358 13,192 3,2 1,6 -0,676 -0,543 0,739 1,507 13,019 3,6 1,8 -0,956 -0,867 0,53 1,612 12,098 4 2 -1,295 -1,314 0,207 1,646 11,135 4,4 2,2 -1,693 -1,906 -0,271 1,575 10,254 4,8 2,4 -2,141 -2,663 -0,941 1,352 8,874 5,2 2,6 -2,621 -3,6 -1,877 0,917 7,015 5,6 2,8 -3,103 -4,718 -3,408 0,197 5,349 6 3 -3,541 -6 -4,688 -0,891 3,687 7 3,5 -3,919 -9,544 -10,34 -5,854 1,854 8 4 -1,614 -11,73 -17,91 -15,08 0,250 Bang 4.8 – Momen dọc theo thân cọc. BIỂU ĐỒ MOMEN DỌC THEO THÂN CỌC Mz(T.m) 0 2 4 6 8 10 12 14 0,4 0,8 1,2 1,6 2 2,4 2,8 3,2 3,6 4 4,4 4,8 5,2 5,6 6 7 8 M z( T. m ) Z(m) Mz(T.m) Phần 3 – NỀN MÓNG Chương 4: THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI GVHD: ThS. Hoàng Vĩ Minh SVTH: Phạm Trung Dân Quốc Trang 201 - Lực cắt dọc theo thân cọc: Z Ze A4 B4 C4 D4 Qz 0,4 0,2 -0,02 -0,03 0 1 5,090 0,8 0,4 -0,08 -0,021 -0,003 1 4,689 1,2 0,6 -0,18 -0,072 -0,016 0,997 4,003 1,6 0,8 -0,32 -0,171 -0,051 0,989 3,525 2 1 -0,499 -0,333 -0,125 0,967 2,503 2,4 1,2 -0,716 -0,575 -0,259 0,917 1,434 2,8 1,4 -0,967 -0,91 -0,479 0,821 -0,275 3,2 1,6 -1,248 -1,35 -0,815 0,652 -0,898 3,6 1,8 -1,547 -1,906 -1,299 0,374 -1,323 4 2 -1,848 -2,578 -1,966 -0,057 -1,989 4,4 2,2 -2,125 -3,36 -2,849 -0,692 -2,255 4,8 2,4 -2,339 -4,228 -3,973 -1,592 -2,581 5,2 2,6 -2,437 -5,14 -5,355 -2,821 -2,237 5,6 2,8 -2,346 -6,023 -6,99 -4,445 -1,726 6 3 -1,969 -6,765 -8,84 -6,52 -1,275 7 3,5 1,074 -6,789 -13,69 -13,83 -0,672 8 4 9,244 -0,358 -15,61 -23,14 -0,121 Bảng 4.9 – Lực cắt dọc theo thân cọc. Phần 3 – NỀN MÓNG Chương 4: THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI GVHD: ThS. Hoàng Vĩ Minh SVTH: Phạm Trung Dân Quốc Trang 202 BIỂU ĐỒ LỰC CẮT DỌC THEO THÂN CỌC Q(T) - Áp lực ngang tác dụng dọc theo chiều dài cọc: Z Ze A1 B1 C1 D1 z 0,4 0,2 1 0,2 0,02 0,001 0,576 0,8 0,4 1 0,4 0,08 0,011 0,981 1,2 0,6 0,999 0,6 0,18 0,036 1,235 1,6 0,8 0,997 0,799 0,32 0,085 1,330 2 1 0,992 0,997 0,499 0,167 1,320 2,4 1,2 0,979 1,129 0,718 0,288 1,214 2,8 1,4 0,955 1,379 0,974 0,456 1,047 3,2 1,6 0,913 1,553 1,264 0,678 0,843 3,6 1,8 0,848 1,706 1,584 0,961 0,617 4 2 0,735 1,823 1,924 1,308 0,397 4,4 2,2 0,575 1,887 2,272 1,72 0,192 4,8 2,4 0,347 1,874 2,609 2,105 0,015 5,2 2,6 0,033 1,755 2,907 2,724 -0,138 5,6 2,8 -0,385 1,49 3,128 3,288 -0,245 6 3 -0,928 1,037 3,225 3,858 -0,342 7 3,5 -2,928 -1,272 2,463 4,98 -0,453 8 4 -5,853 -5,941 -0,927 4,548 -0,509 Bảng 4.10 – Áp lực ngang z (T/m 2) -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 0,4 0,8 1,2 1,6 2 2,4 2,8 3,2 3,6 4 4,4 4,8 5,2 5,6 6 7 8 Q z( T) Z(m) Q(T) Phần 3 – NỀN MÓNG Chương 4: THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI GVHD: ThS. Hoàng Vĩ Minh SVTH: Phạm Trung Dân Quốc Trang 203 BIỂU ĐỒ ÁP LỰC NGANG z (T/m 2)  Kiểm tra ổn định nền đất quanh cọc:    IIv I zz ctg    ,21 cos 4 - Tại độ sâu z = 1.6m (ở lớp đất 1) zmax = 1.33T/m2, ,v = 3,6T/m 3 - Lớp 1 có: c = 0,61T/m2 ; 03.5     0 20 41*0.7 3.6* tan(3.5 ) 0.6*0.61 1.6 / cos(3.5 )z T m    > zmax  Vậy thỏa điều kiện ổn định nền đất xung quanh. 2. Tính thép cho cọc: - Giá trị momen max : max 13.192 .M T m - Ta đổi cọc từ tiết diện hình tròn sang hình vuông để tính toán thép: 2 2 2 2 *0.6 0.53 53 4 4 4 d db b m cm        - Chọn lớp bảo vệ a=5cm - Diện tích cốt thép bố trí cho nữa bên cọc: -1,00 -0,50 0,00 0,50 1,00 1,50 0,4 0,8 1,2 1,6 2 2,4 2,8 3,2 3,6 4 4,4 4,8 5,2 5,6 6 7 8G ia tr i a p lu c n ga n Z(m) Phần 3 – NỀN MÓNG Chương 4: THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI GVHD: ThS. Hoàng Vĩ Minh SVTH: Phạm Trung Dân Quốc Trang 204 5 2 0 13.192*10 10.5 0.9*2800*(53 5)s s MA cm R h      Chọn 6 20 có 220 3.14cm  : => 22*5*3.14 37.7chonsA cm   2.chons sA A (thỏa) - Kiểm tra hàm lượng: 0 37.7*100 *100 1.48% 53*48 chon sA bh     min   Thỏa điều kiện hàm lượng thép. - Bố trí thép : As = 21 cm2 → chọn theo giả thuyết khi tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu 1220 ( As chọn = 37.7 cm2), bố trí thép như hình vẽ. 3. Tính toán cốt đai cho cọc: - Lực cắt lớn nhất trong cọc, tại cao trình đầu cọc: Qmax=5.09m. - Chọn đai xoắn 8 200a 2 2 0 2 2 2 2 max 8. . . 8*10.5*53*48. . . 1867*2*0.503* 743 5090 1.5. . . 1.5*10.5*53*48 378 5090 bt tt ad d bt o R b hu R n f cm Q R b hu cm Q        Vậy ta chọn bước cốt đai 8 200a để tăng cường khả năng chịu lực dọc trục và chống nở hông cho cọc. Phần 3 – NỀN MÓNG Chương 4: THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI GVHD: ThS. Hoàng Vĩ Minh SVTH: Phạm Trung Dân Quốc Trang 205 VI. SO SÁNH PHƯƠNG ÁN CỌC BTCT VỚI CỌC KHOAN NHỒI:  So sánh kết quả từ 2 phương án thiết kế móng là móng cọc BTCT và cọc khoan nhồi: Cọc BTCT 35x35cm2 Cọc khoan nhồi D60cm2 Kinh tế - Thể tích BT đài móng 3 3.05 3.05 1 3.05*3.05*1 9.3 d d d F x h m V m      - Thể tích BT cọc: 3 9 0.35 0.35 29.3 9*0.35*0.35*29.3 32.3 c c n F x m L m V m       - Diện tích cốt thép đài móng theo truc x: 62.31(31 16)chonsA  Thể tích cốt thép cọc: 2 3 10.18 (4 18) . . 9*10.18*2930 268446 c s c F cm V n F L cm       - Thể tích BT đài móng 3 3.3 3.3 1.2 3.3*3.3*1.2 13.07 d d d F x h m V m      - Thể tích BT cọc: 2 3 4 *0.6 0.283 4 35 4*0.283*35 39.62 c c n F m L m V m         - Diện tích cốt thép đài móng theo truc x: 287.4 (23 22)chonsA cm  Thể tích cốt thép cọc: 2 3 37.7 (12 20) 4*37.7*3500 572800 c s F cm V cm      Thi công - Cọc BTCT có thể thiết kế toàn bộ móng cho công trình với chiều dài và tiết diện không đổi => dễ thi công. - Cọc BTCT dễ chế tạo hơn cọc khoan nhồi. - Cọc khoan nhồi chỉ thiết kế được vài móng có tải trọng lớn trong công trình. Đối với móng có tải trọng nhỏ, móng sẽ có cọc nhỏ và ngắn, do đó sẽ ảnh hướng đến sự lún lệch giữa 2 khối móng gần nhau trong công trình - Coc khoan nhồi thi công tương đối khó, cần sử dụng nhiều thiết bị cũng như vật liệu.  GHI CHÚ: Do có cùng vật liệu chế tạo móng cọc là bê tông B25, thép dọc cho cọc CII, thép bố trí trong đài AIII. Nên ta có thể so sánh theo diện tích và thể tích. Bảng 4.11 – So sánh cọc BTCT với cọc khoan nhồi.  Từ bảng so sánh trên, ta ưu tiên chọn phương án cọc BTCT cho công trình. Phần 3 – NỀN MÓNG Chương 5 – THIẾT KẾ HẦM THANG MÁY GVHD: ThS. Hoàng Vĩ Minh SVTH: Phạm Trung Dân Quốc Trang 206 Chương 5 THIẾT KẾ HẦM THANG MÁY A. TÍNH TOÁN SÀN HẦM THANG MÁY I. CẤU TẠO SÀN: Sàn tầng hầm có cấu tạo gồm các lớp như sau (theo thứ tự từ trên xuống): lớp xi măng tạo nhám, lớp chống thấm, lớp hồ tạo phẳng, lớp bê tông cốt thép. Dưới phần sàn này là lớp đá 4x6, cát đầm chặt, đất tự nhiên. Lựa chọn sơ bộ tiết diện cho sàn tầng hầm: hs =  140 1 L ;  =(0.8 – 1.4) chọn  = 1.4; L1 = 2.55m (cạnh ngắn của ô sàn lớn nhất trong các ô sàn trên) hs =1.4* 1 *2.55 40 = 0.089 m; chọn hs=15cm. 15CM Phần 3 – NỀN MÓNG Chương 5 – THIẾT KẾ HẦM THANG MÁY GVHD: ThS. Hoàng Vĩ Minh SVTH: Phạm Trung Dân Quốc Trang 207 1. Phân loại ô sàn tầng hầm Ô sàn L1 (m) L2 (m) α=L2/L1 Loại sàn H1 2.55 2.85 1.12 sàn hai phương Bảng 5.1: phân loại ô sàn tầng hầm 2. Tải trọng tác dụng lên các ô sàn Vật liệu Tải trọng TC (daN/m3) Bề dày (cm) HS vượt tải Tải trọng TT- Gtt (daN/m2) Lớp xi măng tạo nhám 1800 2 1.3 46.8 Lớp chống thấm - - 1.3 6.5 Vữa hồ tạo phẳng 1600 3 1.3 62.4 Sàn BTCT 2500 15 1.1 412.5 Tổng cộng 528.2 Bảng 5.2: Tĩnh tải tác dụng lên các ô sàn Phòng chức năng Hoạt tải TC (daN/m2) HS vượt tải Hoạt tải TT (daN/m2) Hầm thang máy 490 1.3 640 Bảng 5.3: Hoạt tải tác dụng lên các loại ô sàn 3. Tính toán và bố trí thép cho sàn tầng hầm do tác dụng tải trọng từ trên xuống:  Tính toán thép sàn hầm thang máy như tính toán thép sàn (xem lại trong chương 2 tính toán sàn phẳng), ở đây chỉ trình bày kết quả. Phần 3 – NỀN MÓNG Chương 5 – THIẾT KẾ HẦM THANG MÁY GVHD: ThS. Hoàng Vĩ Minh SVTH: Phạm Trung Dân Quốc Trang 208 Số Cạnh Cạnh m91 Hoạt Tĩnh M1 hiệu ngắn dài m92 tải tải M2 ô L1 L2 k91 ptt gtt MI sàn k92 MII (m) (m) daN/m2 daN/m2 (daN.m) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 H1 2,6 2,9 1,12 0,0196 640 528,2 8490 167 0,0157 133 0,0454 386 0,0363 308 Bảng 5.4: Nội lực sàn hầm thang máy BẢNG TÍNH và BỐ TRÍ THÉP SÀN Ghi chú: - Hàm lượng min= 0.1% - Hàm lượng max = 1.5% - Cấp độ bền BT B 20 Rb = 11,5 MPa - Có thể toàn bộ sàn có thép thuộc nhóm CI (AI) hoặc có cả CI (AI) lẩn CII (AII) Ký hiệu Momen Giá trị M ho b Rb Rs m  As Chọn thép As  ô sàn (daN.cm) (cm) (cm) (MPa) (MPa) (cm2)  a (m.m) chọn 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 H1 M1 16674 13,0 100 11,5 225 0,009 0,996 0,57 6 100 2,83 0,22 M2 13295 13,0 100 11,5 225 0,007 0,997 0,46 6 100 2,83 0,22 MI 38578 13,0 100 11,5 280 0,020 0,990 1,07 8 200 2,52 0,19 MII 30801 13,0 100 11,5 225 0,016 0,992 1,06 8 200 2,52 0,19 Bảng 5.5:tính toán và bố trí thép hầm thang máy Phần 3 – NỀN MÓNG Chương 5 – THIẾT KẾ HẦM THANG MÁY GVHD: ThS. Hoàng Vĩ Minh SVTH: Phạm Trung Dân Quốc Trang 209 II. TÍNH THÉP VỚI TRƯỜNG HỢP KHÔNG CÓ HOẠT TẢI, CÓ TÁC DỤNG CỦA LỰC ĐẨY NỔI CỦA NƯỚC NGẦM. - Tuy điều kiện thủy văn tại khu vực xây dụng công trình có mực nước ngầm cao nhất là -2.00 m so với code  0.000.. Áp lực đẩy nổi tác dụng lên đáy sàn: (xem đây là phần hoạt tải khi tính toán, lưu ý dấu của các đại lượng) p =  *h = 1000*(-2.000 – (-1.900 – 0.150)) = 50 daN/m2 Trong đó: chiều cao tầng hầm: 1.9m, chiều dày sàn: 0.15m BẢNG TÍNH NỘI LỰC SÀN HAI PHƯƠNG Số Cạnh Cạnh m91 Hoạt Tĩnh M1 hiệu ngắn dài m92 tải tải M2 ô L1 L2 k91 ptt gtt MI sàn k92 MII (m) (m) daN/m2 daN/m2 (daN.m) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 H1 2,6 2,9 1,12 0,0196 50 459 3699 73 0,0157 58 ±0.00M? T N? N T? NG TR? T M? T N? N H? M THANG MÁY -1.90 MNN -2.00 MẶT NỀN TẦNG TRỆT MẶT NỀN HẦM THANG MÁY Phần 3 – NỀN MÓNG Chương 5 – THIẾT KẾ HẦM THANG MÁY GVHD: ThS. Hoàng Vĩ Minh SVTH: Phạm Trung Dân Quốc Trang 210 0,0454 168 0,0363 134 Bảng 4.6: Nội lực sàn hầm thang máy chịu tác dụng đẩy nổi BẢNG TÍNH và BỐ TRÍ THÉP SÀN Ghi chú: - Hàm lượng min= 0.1% - Hàm lượng max = 1.5% - Cấp độ bền BT B 20 Rb = 11,5 MPa - Có thể toàn bộ sàn có thép thuộc nhóm CI (AI) hoặc có cả CI (AI) lẩn CII (AII) Ký hiệu Momen Giá trị M ho b Rb Rs m  As Chọn thép As  ô sàn (daN.cm) (cm) (cm) (MPa) (MPa) (cm2)  a (m.m) chọn 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 H1 M1 7265 13,0 100 11,5 225 0,004 0,998 0,25 8 200 2,52 0,19 M2 5793 13,0 100 11,5 225 0,003 0,999 0,20 8 200 2,52 0,19 MI 16809 13,0 100 11,5 280 0,009 0,996 0,46 8 200 2,52 0,19 MII 13421 13,0 100 11,5 225 0,007 0,997 0,46 8 200 2,52 0,19 Bảng 4.7:tính toán và bố trí thép sàn hầm thang máy  Kiểm tra độ võng ô sàn H1: - Liên kết 4 cạnh ô sàn là liên kết ngàm, nên ta có công thức tính toán (sổ tay thực hành kết cấu – Vũ Mạnh Hùng) 4 4 9 4 1168.2*2.55 0.00018 384 384*2.5*10 *2.8*10 plf m EI     Với: p=(g+p)*1=528.2+640=1168.2 kg/m (tải trọng phân bố trên sàn khi cắt 1m bề rộng để tính toán) l=l1=2.55m (chiều dài theo phương cạnh ngắn) E=2.5*109 kg/m2 (modun đàn hồi của vật liệu) Phần 3 – NỀN MÓNG Chương 5 – THIẾT KẾ HẦM THANG MÁY GVHD: ThS. Hoàng Vĩ Minh SVTH: Phạm Trung Dân Quốc Trang 211 3 3 41*0.15 2.8*10 12 12 bhI    (momen quán tính) - Độ võng giới hạn:   2.55 0.0127 200 200 lf m    f<[f]. Nên thỏa điều kiện về độ võng  Kiểm tra bề rộng vết nứt sàn Theo Qui định về cấp chống nứt và bề rộng khe nứt giới hạn thì sàn hầm có cấp chống nứt là cấp 3 và bề rộng khe nứt giới hạn là :[an] = 0.2 mm Vết nứt được tính theo sự hình thành vết nứt thẳng góc với trục dọc cấu kiện. Cơ sở lý thuyết (xem lại phần 2 – chương 2-tính toán sàn phẳng) CÁC ĐẶC TRƯNG Ô BẢN ĐÁY Cạnh ngắn l1 Cạnh dài l2 Nhịp Gối Nhịp Gối Rn(kG/cm2) 115 115 115 115 Ea (kG/cm2) 2,10E+06 2,10E+06 2,10E+06 2,10E+06 Eb (kG/cm2) 2,70E+05 2,70E+05 2,70E+05 2,70E+05 α 7.77 7.77 7.77 7.77 b(cm) 100 100 100 100 h (cm) 15 15 15 15 a (cm) 2 2 2 2 a'(cm) 2 2 2 2 h1(cm) 4 4 4 4 h'f(cm) 4 4 4 4 ho(cm) 13 13 13 13 As(cm2) 2.83 3.35 2.83 3.35 Phần 3 – NỀN MÓNG Chương 5 – THIẾT KẾ HẦM THANG MÁY GVHD: ThS. Hoàng Vĩ Minh SVTH: Phạm Trung Dân Quốc Trang 212 Mtt(kGcm) 16674 38578 13295 30801 Mtc(kGcm) 13545 31339 10800 25022 µ 0,0022 0,0026 0,0022 0,0026 δ 1 1 1 1 φ1 1 1 1 1 η 1 1 1 1 d (mm) 6 8 6 8 β 1,8 1,8 1,8 1,8 δ ' 0,0086 0,0198 0,0068 0.0158 φf 0 0 0 0 λ 0 0 0 0 υ 0,15 0,15 0,15 0,15 ξ 0,12 0,14 0,13 0,13 z(cm) 12.22 12.09 12.155 12.155 σa (kG/cm2) 391.7 730.2 313.9 614.5 acrc (mm) 0.01 0.02 0.01 0.02 [a] =0,2mm Thỏa Thỏa Thỏa Thỏa Bảng 5.7: Kết quả tính toán bề rộng khe nứt Phần 3 – NỀN MÓNG Chương 5 – THIẾT KẾ HẦM THANG MÁY GVHD: ThS. Hoàng Vĩ Minh SVTH: Phạm Trung Dân Quốc Trang 213 B. TÍNH TOÁN NỘI LỰC: - Tải tác dụng: + Tường gạch thẻ được xây từ cao trình -1.9m đến đáy của đà kiền nền tầng trệt (±0.00m): 200 330*1.2*(1.9 0.3) 633.6 /tg kg m   + Hoạt tải hầm thang máy: 640kg/m2 + Tĩnh tải hầm thang máy: 528.2kg/m2 Phần 3 – NỀN MÓNG Chương 5 – THIẾT KẾ HẦM THANG MÁY GVHD: ThS. Hoàng Vĩ Minh SVTH: Phạm Trung Dân Quốc Trang 214 C. THIẾT KẾ CHO MÓNG M1A (móng cọc BTCT) Móng của hai cột thang máy, trục 5-C và 5-D I. THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN MÓNG M1A: (giải lại Etabs – kết quả nội lực là kết quả tại chân cột ứng với cao trình -1.9m) Chân cột NL max TH tải N Mx My Qtưx Qtưy Qmax T T.m T.m T T T 5-C Nmax TH7 71.21 0.28 2.45 4.58 2.2 M-x-max TH6 54.83 1.15 2.53 4.81 1.28 M-y-max TH9 62.77 0.72 3.08 4.48 1.65 Qmax 4.81 5-D Nmax TH7 86.55 0.8 3.91 7.14 3.78 M-x-max TH2 82.35 0.8 2.67 5.83 2.86 M-y-max TH9 79.45 0.35 4.38 7.16 3.42 Qmax 7.6 Bảng 5.8: giá trị nội lực tại chân cột của móng M1A Nhận xét: so sánh các trường hợp tải của hai cột trên, kết hợp với các giá trị tổ hợp tương ứng ta chọn tổ hợp 7 thiết kế cho móng, tổ hợp 2 và tổ hợp 9 kiểm tra lại các thông số đã chọn: Bảng 2.14: Giá trị nội lực ứng với các tổ hợp tải thiết kế - kiểm tra tại chân cột móng M1A TH tải Chân cột 5-C Chân cột 5-D N (T) Mx (T.m) My (T.m) Qtưx (T) Qtưy (T) N (T) Mx (T.m) My (T.m) Qtưx (T) Qtưy (T) TH7 71.21 0.28 2.45 4.58 2.2 86.55 0.8 3.91 7.14 3.78 TH2 50.74 1.04 1.53 4.04 0.67 82.35 0.8 2.67 5.83 2.86 TH9 62.77 0.72 3.08 4.48 1.65 79.45 0.35 4.38 7.16 3.42 Bảng 5.9: : Giá trị nội lực ứng với các tổ hợp tải thiết kế - kiểm tra tại chân cột móng M1A Phần 3 – NỀN MÓNG Chương 5 – THIẾT KẾ HẦM THANG MÁY GVHD: ThS. Hoàng Vĩ Minh SVTH: Phạm Trung Dân Quốc Trang 215 1. Xác định kích thước đài cọc: Áp lực tính toán do phản lực đầu cọc tác dụng lên đái đài: 2 2 76.3 69.2 (3 ) (3*0.35) ttP d     Diện tích sơ bộ của đài: 20 137.2 2.17 69.2 2.2*2.5*1.1 tt tb NF m hn       Với: Ptt : sức chịu tải của cọc (ta đã tính trong chương 3 – Thiết kế móng cọc BTCT) d: đường kính cọc N0tt= 5 5 max max 71.21 86.55 137.2 1.15 1.15 C DN N     : tải trọng công trình tại đỉnh đài. h=2.5m : độ sâu chôn đài. n=1.1 : hệ số vượt tải. 32 2.2 /tb t m   : Trọng lượng riêng của đất và móng.  Chọn F=3.4x0.65=2.23m2. 2. Xác định số lượng cọc và bố trí cọc: - Xác định số lượng cọc: 161.121.4* 2.95 76.3 N n P    Với: 1 1.5   : hệ số xét đến sự ảnh hưởng của lực ngang và momen. N : Tổng tải trọng đứng tác dụng tại trọng tâm tiết diện đài cọc. Gồm: + Tải trọng công trình: 0 137.2 ttN T + Tải trọng đài và đất nền trên đài: 1.1*2.23*2.5*2.2 13.5tbN nFh T   => 0 137.2 13.5 150.7 ttN N N T     P=76.3T: sức chịu tải tính toán của cọc.  Ta chọn n=3 cọc. Bố trí cọc: Phần 3 – NỀN MÓNG Chương 5 – THIẾT KẾ HẦM THANG MÁY GVHD: ThS. Hoàng Vĩ Minh SVTH: Phạm Trung Dân Quốc Trang 216 Khoảng cách yêu cầu giữa các tim cọc: 3.d <= lc <= 6.d tương đương 1.05 <= lc <= 2.1 (m). - Do móng có hai cột nên ta sẽ bố trí cọc và đài móng sao cho tim của hệ thống cọc càng gần với tim của tổng lực từ trên xuống để giảm moment lệch tâm.  Tìm vị trí của hợp lực từ trên xuống: Gọi G là điểm đặt của hợp lực, Nd là lực dọc của cột 5-D, Nc là lực dọc của cột 5-C, Pd là trọng lượng đài móng vì móng là hình chữ nhật nên ta giả sử điểm đặt Pd nằm cách đều A và A’. Tải trọng bản thân đài móng: (tính đến trọng lượng đẩy nổi) 0.6*3.425*0.65*(2.5 1)*1.1 2.2dP T   Ta có: CG = *2.75 *1.375 96.55*2.750 2.2*1.375 1.56 73.21 96.55 2.2 d d c d d N P m N N P         Ta có công thức xác định trọng tâm hệ thống cọc: CG’ = 2 2 2 2 * 0*0.35 1.375*0.35 2.75*0.35 1.375 3*0.35 C i i i d F m F      Trong đó: dC-i: khoảng cách từ C đến tim cọc thứ i Fi: diện tích tiết diện ngang cọc i 34 25 13 75 13 75 650 x y ±0.00 M? T N? N T? NG TR? T M? T N? N H? M THANG MÁY -1.90 MNN -2.00 5 C D -2.50 60 0 15 0 ` MẶT NỀN TẦNG TRỆT MẶT NỀN HẦM THANG MÁY Phần 3 – NỀN MÓNG Chương 5 – THIẾT KẾ HẦM THANG MÁY GVHD: ThS. Hoàng Vĩ Minh SVTH: Phạm Trung Dân Quốc Trang 217 Độ lệch tâm GG’=CG-CG’ = 1.56-1.375 =0.185 (m) MÓNG M1A 3. Tính toán trạng thái giới hạn thứ nhất: a. Kiểm tra độ sâu chôn đài: Điều kiện: min0.7dh h min 2 tan(45 ) 2 H h b      Trong đó: max 7.6 4.8 12.4H Q T    :Tổng tải trọng ngang. b=0.65m: cạnh đáy theo phương thẳng góc với tổng lực ngang. àv  :góc ma sát trong và trọng lượng riêng của đất từ đáy đài trở lên Nc Nd NdC D C D G Ptt Mc Md 1560 G' 185 60 0 2750 1375 1375 Phần 3 – NỀN MÓNG Chương 5 – THIẾT KẾ HẦM THANG MÁY GVHD: ThS. Hoàng Vĩ Minh SVTH: Phạm Trung Dân Quốc Trang 218 31.8*2 (1.562 1)*0.5 1.55( / ) 2.5tb T m    01 1 2 2 1 2 35*2 3.3*0.5 28.7 2.5tb h h h h          min 28.7 2*12.4tan(45 )* 2.94 2 1.55*0.65 h m   min2.5 (0.7 0.7*2.94 2.05 )h m h m    (thỏa)  Vậy độ sâu chôn đài h=2.5m thỏa điều kiện. b. Kiểm tra tải trọng công trình tác dụng lên cọc: - Tổ hợp: Nmax= - Mxtư - Mytư – Qtư. Ntt = Nmax(C-D) + Wđ = 71.21+86.55+2.45 = 160.21 T Trong đó trọng lượng tính toán của đài: max max . . . 2.23*0.5*(2.5 1)*1.1 2.23*0.1*2.5*1.1 2.45 71.21 86.55 157.76 đ đ đ tt C D W F h n T P N N T           - Moment tính toán tại đáy đài. Có kể đến độ lệch tâm do tâm hệ thống cọc không trùng với tâm hợp lực: Mttx = Mtưx +Me-x +Qtưy .hđ = (MxC+MxD)+Ptt*GG’+(QyC+ QyD)*hđ = (0.28+0.8)+157.76*0.185+(2.2+3.78)*0.6= 33.85 (T.m) Mtty = Mtưy +Me-y + Qtưx .hđ = (MyC+MyD) + (QxC+ QxD)*hđ = (2.45+7.14) + (4.58+7.14)*0.6 = 13.4 (T.m) Tải trọng do công trình tác dụng lên đầu cọc được xác định theo công thức: ±0.00 -2.00 CH ÐK MNN 2 m 0. 5m Đất cát đắp: γ=1.8T/m φ=350 Lớp CH: γ=1.562T/m φ=3.30 Phần 3 – NỀN MÓNG Chương 5 – THIẾT KẾ HẦM THANG MÁY GVHD: ThS. Hoàng Vĩ Minh SVTH: Phạm Trung Dân Quốc Trang 219 34 25 13 75 13 75 650 x y 5 C D Ta có: maxmax max 0 2 2 160.76 33.85*1.375 64.9 3 3.78 tttt tt y x c i i M xN M yP T n x y         minmin max 0 2 2 160.76 33.85*1.375 41.1 3 3.78 tttt tt y x c i i M xN M yP T n x y         Với: 172.21ttN T nc=3 cọc. max min 0x x m  max min 1.375y y m  2 2 2 2 0 1*1.375 1*1.375 3.78 i i x y       0.35*0.35*29.3*2.5*1.1 9.87cP T  max 0 max 0 64.9 9.87 74.77 76.3 tt c n tt c c P P P P P T P T         (Thoả) min 0 41.1 0P T  (Ta không cần kiểm tra điều kiện chống nhổ của cọc, cọc chỉ chịu nén) c. Kiểm tra cường độ đất nền: - Kiểm tra điều kiện: max 1.2 tcR  tcR  - Để kiểm tra cường độ khối đất nền tại mũi cọc, ta xem cọc, đài cọc và phần đất trên các cọc là khối móng qui ước. - Xác định kích thước móng qui ước tại cao trình mũi cọc. + Góc ma sát trong trung bình của các lớp đất mà cọc đi qua: 018*2 15*3.3 10.5*10.7 4.3*7.4 7.84 29.3 i i tb i h h          Phần 3 – NỀN MÓNG Chương 5 – THIẾT KẾ HẦM THANG MÁY GVHD: ThS. Hoàng Vĩ Minh SVTH: Phạm Trung Dân Quốc Trang 220 + Góc truyền lực: 07.84 1.96 4 4 tb    -> tan 0.034  - Xác định chiều dài khối móng qui ước: 2 tan 0.35 29.3*0.034 2.34 2 tan 3.1 2*29.3*0.034 5.09 qu c qu c B b l m L l l m             Trong đó: b=0.35m (khoảng cánh tính từ mép ngoài cọc) - Diện tích khối móng qui ước: - Độ sâu đặt móng qui ước: 29.3 1 30.3qu c dH l H m     - Tải trọng đất và đài từ cao trình đáy đài trở lên: 1 1.1*2.5*(2.2 1)*11.91 39.3quN nh F T    - Trọng lượng khối móng qui ước từ cao trình đáy đài trở xuống: 2 20.68*11.91 246.3i i quN h F T   Trọng lượng đất bị cọc chiếm chỗ: (Ta không tính trọng lượng đất bị chiếm chổ vì thực chất khi cọc ép xuống, đất bị nén chặt, khối lượng đất khối móng xem như không đổi) Với: 20.562*14.5 0.901*10.5 4.3*0.713 20.68 /i ih T m     - Trọng lượng bản thân cọc: 2 3 1.1*3*29.3*0.35 *2.5 29.6c cN nml F T   - Gọi Ntd = N1+N2+Nc = 39.3+246.3+29.6 = 315.2 (T) - Tổng tải trọng bản thân khối móng quy ước: Ntcqư = Ntc+ Ntd (T) - Tổng moment tác dụng tại cao trình đáy đài : Mttx = Mtưx +Me-x +Qtưy .hđ (T.m) Mtty = Mtưy +Me-y + Qtưx .hđ - Độ lệch tâm: tc x x tc qu Me N  (m) 22.34*5.09 11.91qu qu quF B L m   Phần 3 – NỀN MÓNG Chương 5 – THIẾT KẾ HẦM THANG MÁY GVHD: ThS. Hoàng Vĩ Minh SVTH: Phạm Trung Dân Quốc Trang 221 tc y y tc qu M e N  (m) - Áp lực tiêu chuẩn tại đáy khối móng quy ước: max 661 tc qu ytc x qu qu qu N ee F L B           T/m2 min 661 tc qu ytc x qu qu qu N ee F L B           T/m2 2max min / 2 tc tc tc tb T m      Trường hợp tải Tổng lực N (T) Tổng Mx (T.m) Tổng My (T.m) ex (m) ey (m) axm (T/m2) min (T/m2) tb (T/m2) Nmax –P(t-ư) 452.3 33.85 13.4 0.075 0.030 44.212 31.741 37.976 Mx-max–P(t-ư) 430.9 28.58 10.12 0.066 0.023 41.187 31.172 36.180 My-max–P(t-ư) 438.9 30.42 14.44 0.069 0.033 42.971 30.732 36.851 Bảng 5.10: Tính toán ứng suất cho các trường hợp tải của móng M1A  Dựa vào các kết quả tính, ta thấy trường hợp Ntcmax – Mtcx-tu – Mtcy-tu – Qtctư Cho giá trị nguy hiểm nhất. Lấy trường hợp tải trọng này để kiểm tra  Cường độ đất nền tại khối móng qui ước [( ) ]tc qu qu tbR m AB BH Dc   Trong đó: 21.1 /CLc T m 0 0.128 7.4 1.502 3.864 CL A B D         320.68 0.706 / 29.3 i i tb i h T m h      Phần 3 – NỀN MÓNG Chương 5 – THIẾT KẾ HẦM THANG MÁY GVHD: ThS. Hoàng Vĩ Minh SVTH: Phạm Trung Dân Quốc Trang 222 d. 21*[(0.128*4.74 1.502*31.8)*0.706 3.864*1.1] 47.12 /tcR T m     Từ kết quả ta thấy: tcR  2max 1.2 1.2*47.12 56.54 / tcR T m    min 0  max min 44.212 1.39 4 31.741      (Thỏa điều kiện) 4. Tính toán trang thái giới hạn thứ 2 : a. Kiểm tra lún: - Độ lún móng phải thỏa mãn điều kiện: S<Sgh. - Theo TCVN 45-78 thì độ lún cho phép hay Sgh=8cm - Tính lún bằng phương pháp cộng lún từng lớp, độ lún cuối cùng: iS S - Ứng suất đo trọng lượng bản thân đất gây ra dưới đáy khối móng qui ước: 31.8 220.68 /bt V i ih T m      - Ứng suất gây lún: + Tại đáy khối móng qui ước: 237.98 20.68 17.3 /btP T m      + Tại độ sâu zi so với khối móng qui ước. 0i gl z PK  Trong đó: K0 được tra trong sách “cơ học đất” – Hoàng Vĩ Minh. - Chia lớp đất dưới khối móng qui ước thành nhiều lớp đất phân tố có chiều dày: 2.34 0.468 5 5 qu i B h m   Chọn hi=0.25m Điểm Z(m) qu qu L B qu Z B K0 2( / ) gl T m  2( / ) bt T m  Phần 3 – NỀN MÓNG Chương 5 – THIẾT KẾ HẦM THANG MÁY GVHD: ThS. Hoàng Vĩ Minh SVTH: Phạm Trung Dân Quốc Trang 223 0 0,00 2,18 0,00 1,000 17,30 20,68 1 0,25 2,18 0,11 0,987 17,08 20,86 2 0,50 2,18 0,21 0,972 16,82 21,04 3 0,75 2,18 0,32 0,916 15,85 21,21 4 1,00 2,18 0,43 0,855 14,79 21,39 5 1,25 2,18 0,53 0,787 13,62 21,57 6 1,50 2,18 0,64 0,714 12,35 21,75 7 1,75 2,18 0,75 0,645 11,16 21,93 8 2,00 2,18 0,85 0,578 10,00 22,11 9 2,25 2,18 0,96 0,519 8,98 22,28 10 2,50 2,18 1,07 0,467 8,08 22,46 11 2,75 2,18 1,18 0,419 7,25 22,64 12 3,00 2,18 1,28 0,383 6,63 22,82 13 3,25 2,18 1,39 0,345 5,97 23,00 14 3,50 2,18 1,50 0,314 5,43 23,18 15 3,75 2,18 1,60 0,287 4,97 23,35 16 4,00 2,18 1,71 0,263 4,55 23,53 Bảng 5.11 –Ứng suất công trình dưới khối móng qui ước - Tại điểm 16: 0.2gl bt  Nền giới hạn lấy tại điểm 12, ở độ sâu 4m tính từ khối móng qui ước. - Độ lún: Phần 3 – NỀN MÓNG Chương 5 – THIẾT KẾ HẦM THANG MÁY GVHD: ThS. Hoàng Vĩ Minh SVTH: Phạm Trung Dân Quốc Trang 224 0.8*0.25 *(169.88) 0.0274 2.74 1240 i zi zi oi S h E cm       ghS S . (thỏa) II. TÍNH TOÁN ĐÀI CỌC 1. Kiểm tra độ chọc thủng của đài MÓNG M1A 60 0 45° 600 27 50 C D 13 75 13 75 45 ° 34 25 13 75 13 75 650 x y 5 C D Phần 3 – NỀN MÓNG Chương 5 – THIẾT KẾ HẦM THANG MÁY GVHD: ThS. Hoàng Vĩ Minh SVTH: Phạm Trung Dân Quốc Trang 225 0 0.75 k tb P h R U   Trong đó: 0 0.6h m : Chiều cao làm việc của đài cọc 290 /kR T m : Cường độ chịu kéo bê tông. 0.6 0.6 0.6 2tb U m  : Đối với cột chữ nhật hay móng lệch tâm thì Utb là trung bình cộng của cạnh ngắn đáy trên và dưới của tháp chọc thủng. - Kích thước đáy tháp bị chọc thủng với góc nghiêng từ mức cột 450. cth cth cot 0L B b 2*h 0.3 2*0.6 1.5 . m       Nhận xét: kích thước đáy dưới của tháp chọc thủng nằm phủ một phần lên các đầu cọc biên, ta tính với phản lực nằm trên phần diện tích cọc nằm ngoài đáy tháp chọc thủng. 0iP = max 1*0.35*0.351* 1*64.9* 64.90.35*0.35 cthSP S   (T) 0.75 . oi k tb P R U  = 62 1.53 0.75*90*0.6 m (không thỏa)  Do h0=0.6m<1.53m nên không thỏa điều kiện chọc thủng của đài. Vì vậy, để giải quyết vấn đề này ta đề ra các biện pháp như sau: - Tăng chiều cao đài móng, và tính toán lại. - Thiết kế lại móng khác. - Tăng sức chịu tải cọc tức là chiều dài cọc, để thiết kế móng đơn 1 cọc chịu tải cho 1 cột.  Ta chọn biện pháp tăng chiều cao đài.  Tăng chiều cao đài từ 0.6 lên 1.2m và kiểm tra lại các điều kiện.  Tải trọng tác dụng xuống móng: Tăng chiều cao đài móng nên nội lực cột ở cao trình -1.6m, nhưng ta vẫn lấy nội lực ở cao trình -1.9 vì tại cao trình -1.9 có dầm-sàn hầm thang máy tác dụng vào móng. Phần 3 – NỀN MÓNG Chương 5 – THIẾT KẾ HẦM THANG MÁY GVHD: ThS. Hoàng Vĩ Minh SVTH: Phạm Trung Dân Quốc Trang 226 TH tải Chân cột 5-C Chân cột 5-D N (T) Mx (T.m) My (T.m) Qtưx (T) Qtưy (T) N (T) Mx (T.m) My (T.m) Qtưx (T) Qtưy (T) TH7 71.21 0.28 2.45 4.58 2.2 86.55 0.8 3.91 7.14 3.78 TH2 50.74 1.04 1.53 4.04 0.67 82.35 0.8 2.67 5.83 2.86 TH9 62.77 0.72 3.08 4.48 1.65 79.45 0.35 4.38 7.16 3.42 Bảng 5.12: Giá trị nội lực ứng với các tổ hợp tải thiết kế - kiểm tra tại chân cột móng M1A  Tăng chiều cao móng từ 0.6m lên 1.2m nên trọng lương móng cũng tăng theo. Cho nên ta chỉ cần kiểm tra, tính toán lại các điều kiện có liên quan đến trọng lượng móng.  Tìm vị trí của hợp lực từ trên xuống: Gọi G là điểm đặt của hợp lực, Nd là lực dọc của cột 5-D, Nc là lực dọc của cột 5-C, Pd là trọng lượng đài móng vì móng là hình chữ nhật nên ta giả sử điểm đặt Pd nằm cách đều A và A’. Tải trọng bản thân đài móng: (tính đến trọng lượng đẩy nổi) 0.5*3.425*0.65*(2.5 1)*1.1 0.7*3.425*0.65*2.5*1.1 5.9dP T     Độ lệch tâm theo trục y: Ta có: 32 5 32 5 -1.60 3 40 0 13 75 13 75 650 x y 5 C DC? T T? NG H? M±0.00 M? T N? N T? NG TR? T M? T N? N H? M THANG MÁY -1.90 MNN -2.00 -2.50 12 00 15 0 MẶT NỀN TẦNG TRỆT MẶT NỀN HẦM THANG MÁY CỘT THANG MÁY Phần 3 – NỀN MÓNG Chương 5 – THIẾT KẾ HẦM THANG MÁY GVHD: ThS. Hoàng Vĩ Minh SVTH: Phạm Trung Dân Quốc Trang 227 CGy = *2.75 *1.375 86.55*2.750 5.9*1.375 1.5 71.21 86.55 5.9 d d c d d N P m N N P         Ta có công thức xác định trọng tâm hệ thống cọc: CG’y = 2 2 2 2 * 0*0.35 1.375*0.35 2.75*0.35 1.375 3*0.35 C i i i d F m F      Độ lệch tâm GG’y=CGy-CG’y= 1.5-1.375 =0.125 (m) 2. Tính toán trạng thái giới hạn thứ nhất: a. Kiểm tra tải tác dụng lên đầu cọc: - Tổ hợp: Nmax= - Mxtư - Mytư – Qtư. Ntt = Nmax(C-D) + Wđ = 71.21+86.55+5.9 = 163.66 T Trong đó trọng lượng tính toán của đài: 125 G y z 12 00 2750 1375 1375Nc Nd Nd C D C D Ptt Mc Md 1500 G' Phần 3 – NỀN MÓNG Chương 5 – THIẾT KẾ HẦM THANG MÁY GVHD: ThS. Hoàng Vĩ Minh SVTH: Phạm Trung Dân Quốc Trang 228 max max . . . 2.23*0.5*(2.5 1)*1.1 2.23*0.7*2.5*1.1 5.9 71.21 86.55 157.76 đ đ đ tt C D W F h n T P N N T           - Moment tính toán tại đáy đài. Có kể đến độ lệch tâm do tâm hệ thống cọc không trùng với tâm hợp lực: Mttx = Mtưx +Me-x +Qtưy .hđ = (MxC+MxD)+Ptt*GGx’+(QyC+ QyD)*hđ = (0.28+0.8)+157.76*0.125+(2.2+3.78)*0.6= 24.39 (T.m) Mtty = Mtưy +Me-y + Qtưx .hđ = (MyC+MyD) + Ptt*GGy’ + (QxC+ QxD)*hđ = (2.45+7.14) + 157.76*0.175 + (4.58+7.14)*0.6 = 44.23 (T.m) Tải trọng do công trình tác dụng lên đầu cọc được xác định theo công thức: Ta có: maxmax max 0 2 2 163.66 24.39*1.375 63.4 3 3.78 tttt tt y x c i i M xN M yP T n x y         minmin max 0 2 2 163.66 24.39*1.375 45.7 3 3.78 tttt tt y x c i i M xN M yP T n x y         Với: 163.21ttN T nc=3 cọc. max min 0x x m  max min 1.375y y m  2 2 2 2 0 1*1.375 1*1.375 3.78 i i x y       0.35*0.35*29.3*2.5*1.1 9.87cP T  max 0 max 0 63.4 9.87 73.27 76.3 tt c n tt c c P P P P P T P T         (Thoả) min 0 45.7 0P T  32 5 32 5 34 00 13 75 13 75 650 x y 5 C D Phần 3 – NỀN MÓNG Chương 5 – THIẾT KẾ HẦM THANG MÁY GVHD: ThS. Hoàng Vĩ Minh SVTH: Phạm Trung Dân Quốc Trang 229 1200 27 50 C D 13 75 13 75 12 00 45° 21 21 45° (Ta không cần kiểm tra điều kiện chống nhổ của cọc, cọc chỉ chịu nén) III. TÍNH TOÁN LẠI ĐÀI CỌC a. Kiểm tra độ chọc thủng của đài 0 0.75 k tb P h R U   0iP = max 1*0.35*0.0211* 1*63.4* 3.90.35*0.35 cthSP S   (T) 0 0.75 . oi k tb P h R U   = 3.9 0.09 0.75*90*0.6 m (thỏa) b. Kiểm tra điều kiện chịu lực cắt: 0 k Qh bR  Trong đó: max0 63.4Q P  : Tổng lực các cọc nằm ngoài tiết diện cắt b=0.65m : Bề rộng đài cọc thẳng góc với phương tính toán. 2 29 / 90 /kR kg cm T m  : Cường độ kéo của bê tông.  : Hệ số thứ nguyên được xác định như sau: 2 00.7 1 h C         Với: C=0.675m : khoảng cách từ mép cột đến mặt phẳng đang xét. (0.5h0< C < h0) 210.7 1 1.25 0.675         max 0 63.4 0.87 1.25*0.65*90k k PQ m bR bR     Phần 3 – NỀN MÓNG Chương 5 – THIẾT KẾ HẦM THANG MÁY GVHD: ThS. Hoàng Vĩ Minh SVTH: Phạm Trung Dân Quốc Trang 230  0 1.2 0.87h m m  (thỏa)  Vì móng chỉ có 1 hàng cột theo trục y cho nên ta chỉ cần kiểm tra trục y, không cần kiểm tra trục x. 3. Tính toán nội lực và bố trí thép cho đài: Ta quan niệm đài móng lúc này làm việc giống như một thanh dầm ảo đơn giản, có 2 gối tựa đặt tại vị trí trọng tâm cột, tiết diện thanh dầm ảo:0.65x1.2m. Ngoại lực tác dụng là các phản lực đầu cọc. SƠ ĐỒ TÍNH BIỂU ĐỒ MOMEN BIỂU ĐỒ LỰC CẮT Po Po Po 2750 1375 1375 3400 Phần 3 – NỀN MÓNG Chương 5 – THIẾT KẾ HẦM THANG MÁY GVHD: ThS. Hoàng Vĩ Minh SVTH: Phạm Trung Dân Quốc Trang 231 - Vật liệu: + Thép đai CI: 2 2 22250 / ; 2250 / ; 1750 /s sc swR kg cm R kg cm R kg cm   + Thép dọc AIII: 2 23650 / ; 3650 /s scR kg cm R kg cm  + Bê tông B20: 2 2115 / ; 9 /n kR kg cm R kg cm  Chiều cao làm việc của đài cọc: giả sử h0=1.2m Tính thép thớ dưới cho đài móng: M = 43.72 T.m =43.72*105 kg.cm 5 0 43.72*10 11.1 0.9 0.9*120*3650 d s MA h R    cm2 Ta bố trí a 150 Số lượng thanh thép cần bố trí: 650 100 1 5 150 n    thanh. Chọn 518 có Aschon = 12.72 cm2. 4. chons sA A (thỏa) - Kiểm tra hàm lượng: 0 12.72*100 *100 0.16% 65*120 chon sA bh     max min 115*100 0.59* *100 1.86% 3650 0.1% b R s R R        min max    (thỏa)  Vậy thép đài bố trí theo phương y là: 18 150a Vì trục x không có momen nên ta chỉ bố trí thép cấu tạo. Tài liệu tham khảo GVHD: ThS. Hoàng Vĩ Minh SVTH: Phạm Trung Dân Quốc Trang 232 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. TCVN 2737: Tải trọng và tác động. 2. TCXD 356-2005: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép. 3. TCVN 5572-1991: Hệ thống tài liệu thiết kế xây dựng – Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Bản vẽ thi công. 4. TCVN 4612-1988 : Hệ thống tài liệu thiết kế xây dựng – Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Kí hiệu qui ước và thể hiện bản vẽ. 5. TCXD 195-1997: Nhà cao tầng – Thiết kế cọc khoan nhồi. 6. TCXDVN 206-2002: Cọc – Phương pháp thí nghiệm bằng tải trọng tĩnh ép dọc trục. 7. TCXD 205-1998: Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế. 8. TCVN 4455-1987: Hệ thống tài liệu thiết kế xây dựng – Qui tắc ghi kích thước, chữ, tiêu đề, các yêu cầu kĩ thuật và biểu bản trên bản vẽ. 9. Nghị định số 209/2004/NĐ-CP: Nghị định của chính phủ về quản lí chất lượng công trình. 10. Vũ Mạnh Hùng – 1999 – Sổ tay thực hành kết cấu công trình – Nhà xuất bản xây dựng. 11. Hoàng Vĩ Minh – 1999 – Giáo trình Cơ học đất – Trường ĐH Cần Thơ. 12. Nguyễn Văn Liêm – 2000 – Bài giảng nền móng công trình – Trường ĐH Cần Thơ. 13. Võ Bá Tầm – 2003 – Kết cấu bê tông cốt thép (tập 1-2) – ĐH Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh. 14. Phan Tấn Hài, Võ Đình Diệp; Cao Xuân Lương – 2010 – Nguyên lí thiết kế cấu tạo các công trình kiến trúc – Nhà xuất bản xây dựng.