Thuyết minh đồ án thiết kế móng cọc

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÓNG CỌC ******* I.Số liệu: 1. Đặc điểm kết cấu: Kết cấu khung BTCT có tường chèn Tải trọng tính toán tác dụng dưới chân công trình tại cốt mặt đất: Móng M1 : Cột trục B Ntt0 = 516T ; Mtt0 = 135T.m; Qtt0 = 81T Móng M2  : Cột trục D Ntt0 = 436T ; Mtt0 = 123T.m; Qtt0 = 81T Tải trọng tiêu chuẩn dưới chân cột: Trục B , , (n: hệ số vượt tải có thể lấy chung từ 1,1 - 1,2, ở đây ta chọn n= 1,15) Loại Vị trí N(T) M(T.m) Q (T) Tải trọng tiêu chuẩn Ptc C1 448,7 117,39 70,43 C2 379,1 107 70,43 Tải trọng tính toán Ptt C1 516 135 81 C2 436 123 81 2. Khu vực xây dựng , nền đất gồm 5 lớp: + Lớp đất 1: Sét pha dày 2,4m +Lớp đất 2 : Sét dày 4,7 + Lớp đất 3: Cát pha dày 5,4m + Lớp đất 4: Cát nhỏ dày 6m +Lớp đất 5 : Cát vừa rất dày Chiều sâu mực nước ngầm : Hnn = 9 (m) I.Số liệu công trình: (nhà công nghiệp) * Tải trọng tính toán: Ntt0= 516 T M0tt= 135 T.m Q0tt= 81 T A.Số liệu tính toán + Lớp đất 1: Sét pha dày 2,4m +Lớp đất 2 : Sét dày 4,7 + Lớp đất 3: Cát pha dày 5,4m + Lớp đất 4: Cát nhỏ dày 6m +Lớp đất 5 : Cát vừa rất dày Mực nước ngầm ở độ sâu -9,0 (m) kể từ mặt đất khi khảo sát. Bảng giá trị tính toán Móng Cột Trục N0TT(T) M0TT(Tm) Q0TT(T) M1 B 516 135 81 M2 D 436 123 81 Bảng chỉ tiêu cơ học ,vật lý của các lớp đất TT Tên lớp đất Chiều dày (m) γ (kN/m3) γs (kN/m3) W (%) WL (%) WP (%) CII (kPa) N30 E (kPa) Cu (kPa) 1 Sét pha 2,4 17,9 26,9 36 41 24,5 17 20 7 6800 45 2 Sét 4,7 17,6 27 40 46 28,0 16 25 5 6300 34 3 Cát pha 5,4 18,1 26,7 28 30 24,0 21 7 8 6500 41 4 Cát nhỏ 6,0 18,5 26,6 24 _ _ 30 _ 22 12000 _ 5 Cát vừa Rất dày 18 26,4 18 _ _ 35 _ 35 25000 _ I.Đánh giá điều kiện địa chất công trình,địa chất thủy văn a.Đều kiện địa chất công trình * Trục địa chất TRỤC ĐỊA CHẤT MẶT BẰNG CÔNG TRÌNH * Đánh giá điều kiện địa chất công trình - Để có thể lựa chọn giả pháp nền và móng cho công trình một cách hợp lý ta cần phải đánh giá điều kiện địa chất thủy văn của khu đất xây dựng công trình ta cần phải xét các chỉ số sau: - Hệ số rỗng [e] - Độ sệt [ IL] =B - Trọng lượng đẩy nổi của đất [ đn ] đn với =10(kN/m3) - Đánh giá sơ bộ về địa chất của khu đất xây dựng công trình như sau: Lớp 1 : Sét pha +Độ rỗng : e0 == =1,04 +Chỉ số dẻo A= 41% - 24,5%=16,5% 17% đất thuộc loại sét pha +Độ sệt trạng thái dẻo mềm +Trọng lượng đẩy nổi Nhận xét Từ chỉ tiêu độ dẻo đất thuộc loại sét pha, có eo= 1,04 >1 Độ sệt cho ta biết đất trạng thái dẻo mềm Kết Luận :Đây là lớp đất yếu không thể làm nền cho công trình Lớp2: Sét +Độ rỗng : e0 == =1,14>1 +Chỉ số dẻo A= 46% - 28%=18% 17% đất thuộc loại sét +Độ sệt B= = trạng thái dẻo mềm +Trọng lượng đẩy nổi Nhận xét Từ chỉ số dẻo,hệ số rỗng >1 Độ sệt cho ta biết đất trạng thái dẻo mềm Đây là lớp đất dẻo không thể làm nền cho công trình Lớp3: Cát pha +Độ rỗng : e0 == >0,85 thuộc loại cát rời +Chỉ số dẻo A= 30% - 24%=6% 7% đất thuộc loại pha cát +Độ sệt B= = trạng thái dẻo mềm +Trọng lượng đẩy nổi Nhận xét Từ chỉ số dẻo đất thuộc loại pha cát, đất rời. Độ sệt cho ta biết đất trạng thái dẻo mềm Đây là lớp vẫn chưa có thể đặt mũi cọc chịu lực cho công trình Lớp4: Cát nhỏ +Độ rỗng : e0 == =0,78 +Trọng lượng đẩy nổi Nhận xét Đây là lớp đất TB có thể làm móng cho công trình Lớp5: Cát vừa +Độ rỗng : e0 == =0,73<0,75 thuộc loại đất cát nhỏ chặt vừa +Trọng lượng đẩy nổi Nhận xét Với các chỉ tiêu tinh toán trên ta nhận thấy lớp đất thứ 1 và lớp 2 thuộc loại mềm yếu,lớp đất 3 và lớp đất 4,thuộc cát pha ,lớp 5 lớp đất chặt và có độ sâu khá dầy , ta cần đặt mũi cọc vào lớp thứ 5 này. II.Đề xuất phương án móng cọc *Tiêu chuẩn xây dựng :Do phần móng cần tính toán thuộc kết cấu cơ bản là khung BTCT có tương chèn nên theo TCXD 205-1998 ta có : - Độ lún cho phép Sgh = 8 cm. Chênh lún tương đối cho phép .Chênh lún tương đối cho phép = 0,2%. - Hệ số an toàn: Lấy Fs = 2÷ 3 *Phương án nền,móng : Tải trọng công trình không lớn, nền đất nếu bóc lớp vỏ trên có thể coi là tốt. Vì vậy đề xuất phương án móng nông trên nền thiên nhiên. Móng dạng đơn BTCT dưới cột, băng BTCT dưới tường BTCT chịu lực. Các tường chèn, bao che có thể dùng móng gạch hay dầm giằng để đỡ. Các khối nhà có tải chênh lệch được tách ra khỏi khe lún. * Chọn giải pháp móng cọc đài thấp: Dùng cọc BTCT 30 x 30 cm, đài đặt vào lớp 1, mũi cọc hạ sâu xuống lớp 5 khoảng . Thi công bằng phương pháp đóng (ép). *Đài Cọc -Bê tông B20 Rb= 9000 Kpa, Rbt = 750 Kpa -Thép chịu lực: AII Rs= 280000 Kpa, -Lớp lót: bê tông nghèo, mác thấp 100, dày 100 cm. -Lớp bảo vệ cốt thép đáy móng dày 3cm. (thường chọn 3-5 cm) - Đài liên kết ngàm với cột và cọc. Thép dọc neo trong đài ≥ 30d ( ở đây chọn 55cm) và đầu cọc trong đài 15 cm *Cọc đúc tại công trường + Bê tông: mác B25 , Rb= 14500 Kpa + Cốt thép : thép chịu lực –AII, đai AI III : TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÓNG Tải trọng tác dụng xuống móng + số thứ tự là 1 Móng Cột trục M1 B 516 135 81 A: Thiết kế móng Tiết diện chân cột 0,7x0,4m Tải trọng tiêu chuẩn 1.Chiều sâu đáy đài Hmd Tính hmin : Chiều sâu chon móng yêu cầu nhỏ nhất Hmin : +Q: tổng các lực ngang Qx= 70,43T +: dung trọng tự nhiên =17,9 Tm3 +B: bề rộng đài sơ bộ b=1,8 +: góc ma sát trong NHư vậy Hmin =0,8 ta chọn hmd =1,2 m > hmin= 0,8 Với độ sâu đáy đài đủ lớn , lực ngang Q nhỏ , trong tinh toán gần đúng coi như bỏ tải trọng ngang. Vậy độ sâu chôn móng là h= 1,2+0,5 (tôn nền)= 1,7 (m) Cos 0,000 được tính cao hơn mặt đất thiên nhiên 0,500 (m) Đáy đài đặt tại cote -1,700 (m) Làm lớp Bêtông lót vữa xi măng cát B5 dày 100. 2.Cọc -Tiết diện cọc : 300x300 (mm), bê tông B25 Thép chịu lực là thép A-II 416 Fa=8,04 cm2 +Chọn chiều dài cọc cắm xuống lớp đất thứ 5 là 2 (m): +Đầu cọc trong đài là 15cm +Cọc cắm xuống nền: 2,4 + 4,7 + 5,4 + 6 -1,2 + 0,5=18 (m) +Thép của cọc neo trong đài lấy 55cm -Ta chia cọc ra làm 3 đoạn mỗi đoạn dài 6 (m) nối cọc bằng hàn bản mã. Chi tiết nối cọc III.Xác định sức chịu tải của cọc 1-a.Sức chịu tải của cọc theo vật liệu: Theo kết quảkhảo sát công trình,điều kiện địa chất thủy văn,trong trụ địa chất không có than bùn nên không cần kể đến ảnh hưởng của hệ số uốn dọc => φ =1 .Chi tiết nối cọc Pv=.φ.(Rb.Fb + Ra. Fa) Rb=9000 Kpa Fb =0,3x0,3 Fa =8,04.10-4 Ra =280000 Kpa => PVL=1.(9000 x 0,3x0,3 + 28.104 x 8,04.10-4) = 1035,12KN 1-b.Sức chịu tải của cọc theo đất nền: 2.Sức chịu tải của cọc theo Pđ(cọc ma sát, cọc treo): Pđ= M : m = 1 đối với cọc đóng MR= mf = 1 Đối với loại cọc thứ nhất U: chu vi tiết diện cọc: 0,3.4=1,2(m) F: Diện tích mặt cắt ngang cọc: 0,3x0,3=0,09 Chia đất thành các lớp đất đồng nhất, chiều dày mỗi lớp £ 2 m như hình vẽ. Ta lập bảng tra được ti (theo giá trị độ sâu trung bình của mỗi lớp và loại đất, trạng thái đất). Cường độ tính toán của đất ở chân cột với độ sâu Hm= 18,5m, mũi cọc đặt ở lớp cát vừa( rất dày) tra bảng sách hướng dẫn làm đồ án nền móng nội suy ta được R = 6780 kPa = 678 T/m2. Lớp đất Loại đất Li (m) Zi (m) fi (Kpa) mfi,li, fi (KN/m) ∑ mfi,li, fi (KN/m) Lớp 1 Sét pha IL= 0,69 1,2 2,3 7,3 8,76 578,844 Lớp 2 Sét IL = 0,67 2 3,9 8,9 17,8 2 5,9 10 20 0,7 7,25 10 7 Lớp 3 Cát pha IL= 0,67 2 8,6 10 20 2 10,6 10,12 20,24 1,4 12,3 10,46 14,644 Lớp 4 Cát nhỏ 2 14 49,5 99 2 16 52 104 2 18 54,7 109,4 Lớp5 Cát vừa 2 20 79 158 Pđ= =1.(1.6780.0,09+4x0,3x578,844)=1304,813KN Pđ’= Kd = 1,4 hệ số an toàn đối với đất. Vậy Pđ’<Pv nên ta đưa Pđ’ vào tính toán - Theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT: theo công thức Nhật Bản Trong đó : α = 300 cọc hạ bằng phương pháp đóng (ép) N =35 số SPT ở chân cọc(đất dưới mũi cọc) Cuj =lực dính không thoát nước của lớp đất lọai sét j (Kpa) Ap = 0,3x 0,3 =0,09m2 u = 4x0,3 =1,2m sức chịu tải cho phép của cọc theo đất nền : 3. Chọn và bố trí cọc : Áp lực tính toán giả định tác dụng lên đáy đài do phản lực đầu cọc gây ra là : Diện tích sơ bộ đáy đài là : Trong đó : : dung trọng trung bình của lớp vữa bê tông móng. Trọng lượng của đài và đất trên đài : Lực dọc tính toán xác định đến cốt đáy đài là : Số lượng cọc sơ bộ là : Để kể đến ảnh hưởng của moment lấy số cọc n = 12 cọc bố trí như hình vẽ : Chọn sơ bộ chiều cao đài cọc Chiều cao đài cọc được chọn theo điều kiện chống chọc thủng. Ở đây có thể sơ bộ chọn hd từ điều kiện đáy tháp chọc thủng vừa trùm cạnh ngoài các cọc biên. Khi đó phản lực các cọc đều nằm trong đáy tháp chọc thủng, lực chọc thủng = 0 chiều cao đài thỏa mãn. Khi đáy tháp chọc thủng trùm hết cạnh ngoài các cọc biên theo cạnh dài có : Lđ = 2.(C + h2) + lcột Tương tự khi đáy tháp chọc thủng trùm hết cạnh ngoài các cọc biên theo cạnh ngắn điều kiện là : => H2 = max(h2l,h2b) = 1,15m Chiều cao đài chọn sơ bộ : Hđ = h1 + h2 = 0,15+ 0,15 = 1,3m Với h1 là chiều sâu cọc ngàm vào đài. Kiểm tra điều kiện lực max truyền xuống cọc dãy biên Diện tích đế đài thực tế : F’d = 2,3x3,2= 7,36 m2 Trọng lượng tính toán của đài và đất trên đài : Lực dọc tính toán xác định đến cốt đáy đài là : Ntt = Nott + Ndtt = 5160 +194,304 = 5354,304 KN Moment tính toán xác định tương ứng với trọng tâm diện tích tiết diện các cọc tại mặt phẳng đáy đài : Mtt = Mott+ Qott x hd = 1350 +810x1,3= 2403 KNm Lực truyền xuống các cọc dãy biên là : Pttmax= 713KN Pttmin =179 KN >0 => cọc không bị nhổ. Trọng lượng tính toán của cọc : Pc = 0,3.0,3.( 6- 0,35-0,15).810.1,1=44,105KN Có Pttmax +Pc = 713 + 44,105=757KN < Pd = 932KN( thỏa mãn điều kiện lực max truyền xuống cọc dãy biên) Pttmin =179KN>0 nên không cần phải kiểm tra theo điều kiện chống nhổ. VII. Tính toán kiểm tra cọc : - Khi vận chuyển cọc : Tải trọng phân bố q = g.F.n với n là hệ số động, n = 1,5 =>q=2,5.0,3.0,3.1,5=0,33T/m chọn a sao cho M1+ M1- => a = 0,207lc 1,3m Biểu đồ moment cọc khi vận chuyển - Treo cọc lên giá búa : để + Trị số mônmen dương lớn nhất : Ta thấy M1 = 0,279 dùng M2 để tính toán + Lấy lớp bảo vệ của cọc là a’=2 cm Chiều cao làm việc của cốt thép h0= 30-2= 28 cm => Cốt thép chịu lực của cọc là 2f16(Fa=4cm2) vậy cọc đủ khả năng chịu tải khi vận chuyển, cẩu lắp. - Tính toán cốt thép làm móc cẩu : Lực kéo lên móc cẩu trong trường hợp treo lên giá búa => Lực kéo ở một nhánh, gần đúng: F’k = = Diện tích cốt thép của móc cẩu: Chọn thép móc cẩu f12 có Fa = 1,13 cm2 Chọn búa thích hợp : với kinh nghiệm lc ≤ 12 Q búa = 2,5T Kiểm tra nền móng cọc theo TTGH 2: Kiểm tra điều kiện áp lực ở đáy móng quy ước: Độ lún của nền móng được tính theo độ lún của nền khối móng quy ước abcd: Chiều dài của đáy khối quy ước : LM= 3,2-2(0,25-0,15)+2.19,6tan(5,911o)= 7,06m Bề rộng đáy khối quy ước : Trọng lượng tiêu chuẩn của khối móng quy ước từ đáy lớp lót trở lên: Trọng lượng riêng trung bình của đất từ lớp lót đến chân cọc : Trọng lượng khối móng quy ước phần dưới lớp lót chưa kể bê tông cọc: Trọng lượng cọc trong khối móng quy ước: Trọng lượng khối móng quy ước: Trị tiêu chuẩn lực dọc xác định đến đáy khối quy ước: Moment tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối quy ước : Độ lệch tâm : Áp lực tiêu chuẩn ở đáy khối quy ước: Cường độ tính toán của đất ở đáy khối móng quy ước : Ktc =1 M1=1,4; M2=1vì công trình không thuộc loại tuyệt đối cứng. tra bảng ta được :A= 1,68, B = 7,73 ,C= 9,60 Chiều cao của khối móng quy ước lấy đến cốt thiên nhiên : HM = 0,5+2,4+4,7+5,4+6,0+2 = 21m Trọng lượng riêng trung bình của đất từ đáy móng quy ước đến cốt thiên nhiên : Có : Vậy thỏa mãn điều kiện áp lực dưới đáy móng quy ước. Kiểm tra điều kiện biến dạng : ứng suất bản thân tại đáy lớp sét pha: Ứng suất bản thân của đất ở cao độ đáy lớp sét : Ứng suất bản thân của đất ở cao độ đáy lớp cát pha : Ứng suất bản thân của đất ở cao độ đáy lớp cát nhỏ : Ứng suất bản thân của đất ở đáy móng quy ước : Ứng suất gây lún ở đáy móng quy ước: Chia nền đất dưới móng quy ước thành các lớp phân tố có chiều dày Và đảm bảo mỗi lớp chia ra là đồng nhất. Gọi z là độ sâu kể từ đáy móng quy ước thì ứng suất gây lún ở độ sâu z1 : K0 tra bảng theo 2z/b và l/b = 7,96/5,26=1,513 Độ lún của lớp phân tố thứ i : Điểm Z (m) 2z/b l/b Ko (Kpa) (Kpa) (Kpa) Si (m) 0 0 0 1,000 111,58 370,42 0,3 0 0 1 1,315 0,5 0,9315 103,937 394,09 0,264 25000 0,0007 2 2,63 1 0,7355 82,067 417,76 0,196 25000 0,0006 3 3,945 1,5 0,5282 58,937 441,43 0,134 25000 0,0005 4 5,26 2 0,3434 38,317 465,1 0,082 25000 0,0003 5 6,575 2,5 0,2734 30,506 488,77 0,062 25000 0,0002 6 7,89 3 0,2053 22,907 512,44 0,045 25000 0,00018 7 9,205 3,5 0,1580 17,630 536,11 0,033 25000 0,00014 8 10,52 4 0,1113 12,419 559,78 0,022 25000 0,0001 Giới hạn nền lấy đến điểm 8 ở độ sâu 10,52m kể từ đáy khối quy ước. Độ lún của nền: thỏa mãn điều kiện độ lún tuyệt đối giới hạn. Tính toán độ bền và cấu tạo dài cọc: Dùng bê tông B20 Rb= 9000 Kpa, Rbt = 750 Kpa Dùng cốt thép nhóm AII có Ra = 280000Kpa Xác định chiều cao đài cọc theo điều kiện chọc thủng: Với chiều cao đã chọn hđ =1,3m thì đáy tháp chọc thủng vừa trùm kín cạnh ngoài các cọc biên. Lực chọc thủng Pcth = 0 đài không bị chọc thủng. Sức chống chọc thủng của đài : Nếu chọn chiều cao đài hd’ 0 lực chọc thủng : Nếu chọn chiều cao đài nhỏ hơn 1,3m sức chống chọc thủng của đài sẽ nhỏ hơn lực chọc thủng đài không thỏa mãn điều kiện chọc thủng. Vậy chiều cao đài đã chọn hđ =1,3m là hợp lý. Tính toán moment và thép đặt cho đài cọc Moment tương ứng với mặt ngàm I-I : M1 = ( P4 +P8+P9 )r1+(P3 +P7 +P10)r1’ r1 = 1,35 – 0,7/2 = 1m r1, = 0,45– 0,7/2 = 0,1m P4 = P8 = P9 = Pttmax = 713 K N M1 =( 3x713x1)+(3x535x0,1)= 2299,5 KNm Moment tương ứn mặt ngàm II –II : M2 = ( P1 +P4 ) r2 + ( P2 + P3)r2’ r2 = 1,35 – 0,4/2 = 1,15m r2’ = 0,45 – 0,4/2 = 0,25m P1 = Pttmin = 179 KN P4 = Pttmax = 713 KN P3 = 535 KN M2 =(179 +713 )x1,15+ (357 +535) x 0,25= 1249 KNm Cốt thép chịu moment M1 : Chọn có Fa = 80,054cm2 Khoảng cách giữa trục các cốt thép cạnh nhau là : Chiều dài của 1 thanh là : L – 2abv = 3200 – 2x 35 = 3130 mm Cốt thép chịu moment M2 : Chọn có Fa = 45,81cm2 Khoảng cách giữa trục các cốt thép cạnh nhau là : Chiều dài của 1 thanh là : b – 2abv =2300 – 2x 35 = 2230mm MÓNG 1 T/L : 1/20 ( PHƯƠNG ÁN MÓNG CỌC) MẶT CẮT C-C II. THIẾT KẾ MÓNG M2 ( D) I.Số liệu công trình: (nhà công nghiệp) * Tải trọng tính toán: Ntt0= 436 T M0tt= 123 T.m Q0tt= 81 T Địa chất dưới móng M2 (D) giống như địa chất dưới móng M1 (B). II.Đề xuất phương án móng cọc *Tiêu chuẩn xây dựng :Do phần móng cần tính toán thuộc kết cấu cơ bản là khung BTCT có tương chèn nên theo TCXD 205-1998 ta có : - Độ lún cho phép Sgh = 8 cm. Chênh lún tương đối cho phép .Chênh lún tương đối cho phép = 0,2%. - Hệ số an toàn: Lấy Fs = 2÷ 3 *Phương án nền,móng : Tải trọng công trình không lớn, nền đất nếu bóc lớp vỏ trên có thể coi là tốt. Vì vậy đề xuất phương án móng nông trên nền thiên nhiên. Móng dạng đơn BTCT dưới cột, băng BTCT dưới tường BTCT chịu lực. Các tường chèn, bao che có thể dùng móng gạch hay dầm giằng để đỡ. Các khối nhà có tải chênh lệch được tách ra khỏi khe lún. * Chọn giải pháp móng cọc đài thấp: Dùng cọc BTCT 30 x 30 cm, đài đặt vào lớp 1, mũi cọc hạ sâu xuống lớp 5 khoảng . Thi công bằng phương pháp đóng (ép). *Đài Cọc -Bê tông B20 Rb= 9000 Kpa, Rbt = 750 Kpa -Thép chịu lực: AII Rs= 280000 Kpa, -Lớp lót: bê tông nghèo, mác thấp 100, dày 100 cm. -Lớp bảo vệ cốt thép đáy móng dày 3cm. (thường chọn 3-5 cm) - Đài liên kết ngàm với cột và cọc. Thép dọc neo trong đài ≥ 30d ( ở đây chọn 55cm) và đầu cọc trong đài 15 cm *Cọc đúc tại công trường + Bê tông: mác B25 , Rb= 14500 Kpa + Cốt thép : thép chịu lực –AII, đai AI III : TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÓNG Tải trọng tác dụng xuống móng + số thứ tự là 1 Móng Cột trục M1 B 436 132 81 A: Thiết kế móng Tiết diện chân cột 0,7x0,4m Tải trọng tiêu chuẩn 1.Chiều sâu đáy đài Hmd Tính hmin : Chiều sâu chon móng yêu cầu nhỏ nhất Hmin : +Q: tổng các lực ngang Qx= 70,43T +: dung trọng tự nhiên =17,9 Tm3 +B: bề rộng đài sơ bộ b=1,8 +: góc ma sát trong NHư vậy Hmin =0,8 ta chọn hmd =1,2 m > hmin= 0,8 Với độ sâu đáy đài đủ lớn , lực ngang Q nhỏ , trong tinh toán gần đúng coi như bỏ tải trọng ngang. Vậy độ sâu chôn móng là h= 1,2+0,5 (tôn nền)= 1,7 (m) Cos 0,000 được tính cao hơn mặt đất thiên nhiên 0,500 (m) Đáy đài đặt tại cote -1,700 (m) Làm lớp Bêtông lót vữa xi măng cát B5 dày 100. 2.Cọc -Tiết diện cọc : 300x300 (mm), bê tông B25 Thép chịu lực là thép A-II 416 Fa=8,04 cm2 +Chọn chiều dài cọc cắm xuống lớp đất thứ 5 là 2 (m): +Đầu cọc trong đài là 15cm +Cọc cắm xuống nền: 2,4 + 4,7 + 5,4 + 6 -1,2 + 0,5=18 (m) +Thép của cọc neo trong đài lấy 55cm -Ta chia cọc ra làm 3 đoạn mỗi đoạn dài 6 (m) nối cọc bằng hàn bản mã. Chi tiết nối cọc III.Xác định sức chịu tải của cọc 1-a.Sức chịu tải của cọc theo vật liệu: Theo kết quảkhảo sát công trình,điều kiện địa chất thủy văn,trong trụ địa chất không có than bùn nên không cần kể đến ảnh hưởng của hệ số uốn dọc => φ =1 .Chi tiết nối cọc Pv=.φ.(Rb.Fb + Ra. Fa) Rb=14500 Kpa Fb =0,3x0,3 Fa =8,04.10-4 Ra =280000 Kpa => PVL=1.(9000 x 0,3x0,3 + 28.104 x 8,04.10-4) = 1035,12KN 1-b.Sức chịu tải của cọc theo đất nền: 2.Sức chịu tải của cọc theo Pđ(cọc ma sát, cọc treo): Pđ= M : m = 1 đối với cọc đóng MR= mf = 1 Đối với loại cọc thứ nhất U: chu vi tiết diện cọc: 0,3.4=1,2(m) F: Diện tích mặt cắt ngang cọc: 0,3x0,3=0,09 Chia đất thành các lớp đất đồng nhất, chiều dày mỗi lớp £ 2 m như hình vẽ. Ta lập bảng tra được ti (theo giá trị độ sâu trung bình của mỗi lớp và loại đất, trạng thái đất). Cường độ tính toán của đất ở chân cột với độ sâu Hm= 18,5m, mũi cọc đặt ở lớp cát vừa( rất dày) tra bảng sách hướng dẫn làm đồ án nền móng nội suy ta được R = 6780 kPa = 678 T/m2. Lớp đất Loại đất Li (m) Zi (m) fi (Kpa) mfi,li, fi (KN/m) ∑ mfi,li, fi (KN/m) Lớp 1 Sét pha IL= 0,69 1,2 2,3 7,3 8,76 578,844 Lớp 2 Sét IL = 0,67 2 3,9 8,9 17,8 2 5,9 10 20 0,7 7,25 10 7 Lớp 3 Cát pha IL= 0,67 2 8,6 10 20 2 10,6 10,12 20,24 1,4 12,3 10,46 14,644 Lớp 4 Cát nhỏ 2 14 49,5 99 2 16 52 104 2 18 54,7 109,4 Lớp5 Cát vừa 2 20 79 158 Pđ= =1.(1.6780.0,09+4x0,3x578,844)=1304,813KN Pđ’= Kd = 1,4 hệ số an toàn đối với đất. Vậy Pđ’<Pv nên ta đưa Pđ’ vào tính toán - Theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT: theo công thức Nhật Bản Trong đó : α = 300 cọc hạ bằng phương pháp đóng (ép) N =35 số SPT ở chân cọc(đất dưới mũi cọc) Cuj =lực dính không thoát nước của lớp đất lọai sét j (Kpa) Ap = 0,3x 0,3 =0,09m2 u = 4x0,3 =1,2m sức chịu tải cho phép của cọc theo đất nền : 3. Chọn và bố trí cọc : Áp lực tính toán giả định tác dụng lên đáy đài do phản lực đầu cọc gây ra là : Diện tích sơ bộ đáy đài là : Trong đó : : dung trọng trung bình của lớp vữa bê tông móng. Trọng lượng của đài và đất trên đài : Lực dọc tính toán xác định đến cốt đáy đài là : Số lượng cọc sơ bộ là : Để kể đến ảnh hưởng của moment lấy số cọc n = 12 cọc bố trí như hình vẽ : Chọn sơ bộ chiều cao đài cọc Chiều cao đài cọc được chọn theo điều kiện chống chọc thủng. Ở đây có thể sơ bộ chọn hd từ điều kiện đáy tháp chọc thủng vừa trùm cạnh ngoài các cọc biên. Khi đó phản lực các cọc đều nằm trong đáy tháp chọc thủng, lực chọc thủng = 0 chiều cao đài thỏa mãn. Khi đáy tháp chọc thủng trùm hết cạnh ngoài các cọc biên theo cạnh dài có : Lđ = 2.(C + h2) + lcột Tương tự khi đáy tháp chọc thủng trùm hết cạnh ngoài các cọc biên theo cạnh ngắn điều kiện là : => H2 = max(h2l,h2b) = 1,15m Chiều cao đài chọn sơ bộ : Hđ = h1 + h2 = 0,15+ 0,15 = 1,3m Với h1 là chiều sâu cọc ngàm vào đài. Kiểm tra điều kiện lực max truyền xuống cọc dãy biên Diện tích đế đài thực tế : F’d = 2,3x3,2=7,36 m2 Trọng lượng tính toán của đài và đất trên đài : Trọng lượng tính toán của đài và đất trên đài : Lực dọc tính toán xác định đến cốt đáy đài là : Ntt = Nott + Ndtt = 4360 +275,264 = 4635,264 KN Moment tính toán xác định tương ứng với trọng tâm diện tích tiết diện các cọc tại mặt phẳng đáy đài : Mtt = Mott+ Qott x hd = 1230 +810x1,3= 2283 KNm Lực truyền xuống các cọc dãy biên là : Pttmax= 640KN Pttmin =132KN >0 => cọc không bị nhổ. Trọng lượng tính toán của cọc : Pc = 0,3.0,3.( 6- 0,35-0,15).810.1,1=44,105KN Có Pttmax +Pc = 640 + 44,105=684,105KN < Pd = 932KN( thỏa mãn điều kiện lực max truyền xuống cọc dãy biên) Pttmin =132KN>0 nên không cần phải kiểm tra theo điều kiện chống nhổ. VII. Tính toán kiểm tra cọc : - Khi vận chuyển cọc : Tải trọng phân bố q = g.F.n với n là hệ số động, n = 1,5 =>q=2,5.0,3.0,3.1,5=0,33T/m chọn a sao cho M1+ M1- => a = 0,207lc 1,3m Biểu đồ moment cọc khi vận chuyển - Treo cọc lên giá búa : để + Trị số mônmen dương lớn nhất : Ta thấy M1 = 0,279 dùng M2 để tính toán + Lấy lớp bảo vệ của cọc là a’=2 cm Chiều cao làm việc của cốt thép h0= 30-2= 28 cm => Cốt thép chịu lực của cọc là 2f16(Fa=4cm2) vậy cọc đủ khả năng chịu tải khi vận chuyển, cẩu lắp. - Tính toán cốt thép làm móc cẩu : Lực kéo lên móc cẩu trong trường hợp treo lên giá búa => Lực kéo ở một nhánh, gần đúng: F’k = = Diện tích cốt thép của móc cẩu: Chọn thép móc cẩu f12 có Fa = 1,13 cm2 Chọn búa thích hợp : với kinh nghiệm lc ≤ 12 Q búa = 2,5T Kiểm tra nền móng cọc theo TTGH 2: Kiểm tra điều kiện áp lực ở đáy móng quy ước: Độ lún của nền móng được tính theo độ lún của nền khối móng quy ước abcd: Chiều dài của đáy khối quy ước : LM= 3,2-2(0,25-0,15)+2.19,6tan(5,911o)= 7,06m Bề rộng đáy khối quy ước : Trọng lượng tiêu chuẩn của khối móng quy ước từ đáy lớp lót trở lên: Trọng lượng riêng trung bình của đất từ lớp lót đến chân cọc : Trọng lượng khối móng quy ước phần dưới lớp lót chưa kể bê tông cọc: Trọng lượng cọc trong khối móng quy ước: Trọng lượng khối móng quy ước: Trị tiêu chuẩn lực dọc xác định đến đáy khối quy ước: Moment tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối quy ước : Độ lệch tâm : Áp lực tiêu chuẩn ở đáy khối quy ước: Cường độ tính toán của đất ở đáy khối móng quy ước : Ktc =1 M1=1,4; M2=1vì công trình không thuộc loại tuyệt đối cứng. tra bảng ta được :A= 1,68, B = 7,73 ,C= 9,60 Chiều cao của khối móng quy ước lấy đến cốt thiên nhiên : HM = 0,5+2,4+4,7+5,4+6,0+2 = 21m Trọng lượng riêng trung bình của đất từ đáy móng quy ước đến cốt thiên nhiên : Có : Vậy thỏa mãn điều kiện áp lực dưới đáy móng quy ước. Kiểm tra điều kiện biến dạng : ứng suất bản thân tại đáy lớp sét pha: Ứng suất bản thân của đất ở cao độ đáy lớp sét : Ứng suất bản thân của đất ở cao độ đáy lớp cát pha : Ứng suất bản thân của đất ở cao độ đáy lớp cát nhỏ : Ứng suất bản thân của đất ở đáy móng quy ước : Ứng suất gây lún ở đáy móng quy ước: Chia nền đất dưới móng quy ước thành các lớp phân tố có chiều dày Và đảm bảo mỗi lớp chia ra là đồng nhất. Gọi z là độ sâu kể từ đáy móng quy ước thì ứng suất gây lún ở độ sâu z1 : K0 tra bảng theo 2z/b và l/b = 6,16/5,26=1,171 Độ lún của lớp phân tố thứ i : Điểm Z (m) 2z/b l/b Ko (Kpa) (Kpa) (Kpa) Si (m) 0 0 0 1,000 111,58 370,42 0,3 0 0 1 1,315 0,5 0,9315 103,937 394,09 0,264 25000 0,0007 2 2,63 1 0,7355 82,067 417,76 0,196 25000 0,0006 3 3,945 1,5 0,5282 58,937 441,43 0,134 25000 0,0005 4 5,26 2 0,3434 38,317 465,1 0,082 25000 0,0003 5 6,575 2,5 0,2734 30,506 488,77 0,062 25000 0,0002 6 7,89 3 0,2053 22,907 512,44 0,045 25000 0,00018 7 9,205 3,5 0,1580 17,630 536,11 0,033 25000 0,00014 8 10,52 4 0,1113 12,419 559,78 0,022 25000 0,0001 Giới hạn nền lấy đến điểm 8 ở độ sâu 10,52m kể từ đáy khối quy ước. Độ lún của nền: thỏa mãn điều kiện độ lún tuyệt đối giới hạn. Tính toán độ bền và cấu tạo dài cọc: Dùng bê tông B20 Rb= 9000 Kpa, Rbt = 750 Kpa Dùng cốt thép nhóm AII có Ra = 280000Kpa Xác định chiều cao đài cọc theo điều kiện chọc thủng: Với chiều cao đã chọn hđ =1,3m thì đáy tháp chọc thủng vừa trùm kín cạnh ngoài các cọc biên. Lực chọc thủng Pcth = 0 đài không bị chọc thủng. Sức chống chọc thủng của đài : Nếu chọn chiều cao đài hd’ 0 lực chọc thủng : Nếu chọn chiều cao đài nhỏ hơn 1,3m sức chống chọc thủng của đài sẽ nhỏ hơn lực chọc thủng đài không thỏa mãn điều kiện chọc thủng. Vậy chiều cao đài đã chọn hđ =1,3m là hợp lý. Tính toán moment và thép đặt cho đài cọc Moment tương ứng với mặt ngàm I-I : M1 = ( P4 +P8+P9 )r1+(P3 +P7 +P10)r1’ r1 = 1,35 – 0,7/2 = 1m r1, = 0,45– 0,7/2 = 0,1m P4 = P8 = P9 = Pttmax = 640K N M1 =( 3x640x1)+(3x471x0,1)= 2061 KNm Moment tương ứn mặt ngàm II –II : M2 = ( P1 +P4 ) r2 + ( P2 + P3)r2’ r2 = 1,35 – 0,4/2 = 1,15m r2’ = 0,45 – 0,4/2 = 0,25m P1 = Pttmin = 132 KN P4 = Pttmax = 640 KN P3 = 471 KN M2 =(132 +640 )x1,15+ (302 +471) x 0,25= 1081 KNm Cốt thép chịu moment M1 : Chọn có Fa = 73,635cm2 Khoảng cách giữa trục các cốt thép cạnh nhau là : Chiều dài của 1 thanh là : L – 2abv = 3200 – 2x 35 = 3130 mm Cốt thép chịu moment M2 : Chọn có Fa = 38,175cm2 Khoảng cách giữa trục các cốt thép cạnh nhau là : Chiều dài của 1 thanh là : b – 2abv =2300 – 2x 35 = 2230mm MÓNG 1 T/L : 1/20 ( PHƯƠNG ÁN MÓNG CỌC) MẶT CẮT C-C