thiết kế cao ốc văn phòng 170 hai bà trưng quần 1
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (10.19 MB, 166 trang )
Trong quá trình học tập, nghiên cứu tại trường ĐH KĨ THUẬT
CÔNG NGHỆ, em đã nhận được sự giúp đỡ, chỉ bảo tận tình của các
thầy cô. Em xin chân thành cảm ơn toàn thể các thầy cô trường ĐH KĨ
THUẬT CÔNG NGHỆ đã tận tình giảng dạy, hướng dẫn em trong suốt
quá trình học tập tại Trường. Đặc biệt là các Thầy Cô Khoa Xây Dựng
đã truyền đạt những kiến thức chuyên môn, những kinh nghiệm hết sức
quý giá cho em.
Trong thời gian làm luận án tốt nghiệp em đã nhận được sự giúp
đỡ, chỉ bảo tận tình của các thầy cô, bạn bè,người thân.
Với tất cả lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn:
Thầy TÔ VĂN LẬN : Giáo viên hướng dẫn chính.
Các thầy cô khoa Xây Dựng, trường ĐH KĨ THUẬT CÔNG NGHỆ
Con xin cảm ơn bố mẹ, người thân đã tạo mọi điều kiện tốt nhất cho
con trong quá trình học tập.
Sau cùng tôi xin cảm ơn tất cả bạn bè đã cùng gắn bó và giúp đỡ tôi
trong suốt thời gian học tập tại Trường, cũng như trong quá trình hoàn
thành luận án tốt nghiệp này.
Chân thành cảm ơn.
Sinh viên thực hiện
Dương Công Tú
MỤC LỤC
PHẦN I: KIẾN TRÚC
Trang
1. Cơ sở đầu tư 1
2. Giải pháp kiến trúc 2
3. Giải pháp về các vấn đề khác 3
4. Điều kiện địa chất thủy văn 5
PHẦN II: KẾT CẤU BÊN TRÊN (70%)
CHƯƠNG I: CƠ SỞ THIẾT KẾ
I.1. Qui phạm 6
I.2. Cơ sở thiết kế 6
I.3. Vật liệu xây dựng 6
CHƯƠNG II:THIẾT KẾ BẢN SÀN
II.1. Sơ đồ tính 7
II.2. Tải trọng tác dụng lên bản sàn 10
II.3. Xác định nội lực 12
II.4. Tính toán cốt thép 15
II.5. Kiểm tra và bố trí cốt thép 18
CHƯƠNG III: THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ
III.1. Cơ sở thiết kế 20
III.2. Thiết kế cầu thang 20
III.3. Tải trọng tác dụng 22
III.4. Xác định nội lực 23
III.5. Tính dầm chiếu nghĩ 30
CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ HỒ NƯỚC MÁI
IV.1. Sơ đồ cấu tạo 34
IV.2. Bản nắp 35
IV.3. Dầm nắp 37
IV.4. Bản thành 41
IV.5. Bản đáy 42
IV.6. Dầm đáy 44
IV.7. Cột hồ nước 49
IV.8. Kiểm tra và bố trí cốt thép 49
CHƯƠNG V:THIẾT KẾ KHUNG CHỊU LỰC
V.1. Số liệu tính toán 51
V.2. Xát định tải trọng tác dụng 57
V.3. Các trường hợp tải,sơ đồ chất tải và tổ hợp 60
V.4. Chọn nội lực để tính toán khung trục 6 69
V.5. Kết quả tính toán cốt thép được lập trong bản sau 80
PHẦN III: NỀN MÓNG (30%)
CHƯƠNG I: ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT
I.1. Đánh giá về địa chất công trình 88
I.2. Kết luận chung 90
CHƯƠNG II: P.A THIẾT KẾ MÓNG CỌC ÉP
II.1. Một vài đặc điểm của móng cọc ép 92
II.2. Chọn các thông số về cọc 92
II.3. Tính sức chịu tải của cọc 94
II.4. Thiết kế móng M1 98
II.5. Thiết kế móng M2 107
II.6. Kiểm tra cốt thép dọc trong quá trình vận chuyển cẩu lắp 118
CHƯƠNG III: P.A THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI
III.1. Chọn các thông số ban đầu cho coïc bieân 123
III.2. Thiết kế móng M1C1 128
III.3. Chọn các thông số ban đầu cho coc giöõa 135
III.4. Thiết kế móng M2C2 140
GVHD: T.S TƠ VĂN LẬN
CHƯƠNG III PHƯƠNG ÁN MĨNG CỌC KHOAN NHỒI
SVTH: DƯƠNG CƠNG TÚ-MSSV106104108 123
CHƯƠNG III
PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
MĨNG CỌC KHOAN NHỒI
III.1 CHỌN CÁC THƠNG SỐ BAN ĐẦU CHO CỌC BIÊN:
III.1.1 CHỌN CHIỀU SÂU ĐẶT CỌC, TIẾT DIỆN CỌC
- Căn cứ theo hồ sơ địa chất ta nhận thấy từ lớp đất thứ 5 là lớp đất cát hạt trung
hạt thơ màu vàng trạng thái chặt vừa thỉnh thoảng có lẫn một ít sét đến bời rời
nằm dưới mực nước ngầm, chiều dày của chúng là tương đối dày. Do đó, ta
chọn chiều dài cọc nhồi để thiết kế cho trục biên B và E là 8m.
- Ngàm đầu cọc vào đài là 20cm, Vậy chiều dài tính tốn của cọc từ đáy móng
trở xuống là:
L
tt
= 8 - 0.2 = 7.8m.
- Cốt thép dọc trong cọc : dùng thép AII,
10
, Rac = 280000 kN/m
2
- Chọn cọc có tiết diện: D = 800 cm.
- Sử dụng thép AII cho đài có: Ra = 280000 kN/m
2
cho đài.
- Sử dụng bê tơng cho cọc và đài mác 250 có: Rn = 11000 kN/m
2
,
R
k
= 880kN/m
2
- Cọc được đúc bằng cách khoan tạo lỗ. Ống vách đặt sâu 3m, và dùng dung
dịch Bentonite để giữ thành hố khoan khơng bị sạt lỡ. Đường kính cốt thép
10mm
, do cọc chịu tải ngang và moment uốn nhỏ nên hàm lượng thép
trong cọc
(0.2 0.4)%
,lượng thép được đặt trong khoảng 6/10 chiều dài
cọc, cốt thép được bố trí theo chu vi cọc.Dùng đai
8 200a
,đai xoắn liên
tục,chiều dày lớp bêtơng bảo vệ chọn a = 5cm.
- Khoảng cách giữa các cọc chọn D+1
- Chọn bề dày đài là: 1.0 m cho tất cả các móng. Do cơng trình có tầng hầm
nên chọn chiều sâu đáy đài so với mặt sàn tầng hầm là: h
đ
= 2 m
- Chiều sâu đỉnh cọc so với mặt đất tự nhiên từ cao trình 0.00 là:
2.6 + 2 = 4.6m.
- Vậy mũi cọc nằm ở cao trình tính từ mặt đất tự nhiên là:7.8 + 4.6 = 12.4
- Thực chất tính từ cao trình -2.6m trở xuống thì mũi cọc chỉ cắm sâu vào đất
một khoảng là 12.4-2.6 =9.8m
III.1.2. XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC:
II.1.2.1 THEO TIÊU CHUẨN VẬT LIỆU LÀM CỌC
- Sức chịu tải của cọc:
P
vl
= (R
a
F
a
+ R
u
F
b
)
Trong đó:
+ F
a
: diện tích mặt cắt ngang của tất cả các cốt dọc.
GVHD: T.S TÔ VĂN LẬN
CHƯƠNG III PHƯƠNG ÁN MÓNG CỌC KHOAN NHỒI
SVTH: DƯƠNG CÔNG TÚ-MSSV106104108 124
F
a
=
F
c
=
2
0.4 80
20.106
100 4
cm
2
.
= 0.4%: Cọc chủ yếu chịu nén.
Fa: Diện tích mặt cắt ngang của tất cả cốt dọc.
Với F
a
= 20.106 cm
2
chọn thép:
2
8 18 20.36
ac
F cm
, cốt đai
8 200a
+ R
a
: cường độ tính toán của cốt thép dọc cọc khoan nhồi
1.5
ac
a
R
R
và không được lớn hơn 220000 kN/m
2
.
2 2
280000
186666.7 / 220000 /
1.5 1.5
ac
a
R
R kN m kN m
Chọn R
a
= 200000 kN/m
2
.
+ F
b
: Diện tích mặt cắt ngang của bê tông cọc
F
b
= F
cọc
– F
a
=
2
80
20.36 5006.19
4
cm
2
.
+ R
u
: Cường độ tính toán của bê tông cọc khoan nhồi
4
u
macBTcoc
R
và không được lớn hơn 7000 kN/m
2
2 2
250
6250 / 7000 /
4
u
R kN cm kN cm
Chọn R
u
= 6250 kN/cm
2
.
Vậy P
VL
= (200000
20.36
10
-4
+ 6250
5006.19
10
-4
)
P
VL
= 3536.068 kN
III.1.2.2 THEO TIÊU CHUẨN CƯỜNG ĐỘ ĐẤT NỀN.
Tính theo phụ lục B: (Tính theo chỉ tiêu về cường độ của đất nền xung
quanh cọc)
- Sức chịu tải cực hạn của cọc xác định theo công thức:
u s s p p s p
Q A f A q Q Q
- Sức chịu tải cho phép của cọc xác định theo công thức:
p
s
a
s p
Q
Q
Q W
FS FS
Trong đó:
GVHD: T.S TÔ VĂN LẬN
CHƯƠNG III PHƯƠNG ÁN MÓNG CỌC KHOAN NHỒI
SVTH: DƯƠNG CÔNG TÚ-MSSV106104108 125
1 1
n n
S i si si
Q Q A f
: Tổng lực ma sát của đất xung quanh cọc.
si si si
Q A F
+ A
si
: Tổng diện tích mặt ngoài của thân cọc, và A
si
=
d
l
i
.
+ F
si
: Lực ma sát đơn vị của lớp đất thứ i lên 1m
2
bề mặt thân cọc.
'
si si v i i
f k tg c
Đối với cọc khoan nhồi thì:
1 sin
si i
k
.
' '
v z
: ứng suất hữu hiệu do trọng lượng bản thân của đất nền gây ra tại
giữa lớp đất đang xét
i a
: Góc ma sát trong của lớp đất thứ i.
i a
c c
: lực dính của lớp đất thứ i.
p
Q
: Tổng sức chống của đất dưới mũi cọc.
p p p
Q q A
A
p
: diện tích mặt cắt ngang của cọc.
p
q
: Sức chống đơn vị của đất ở dưới mũi cọc.
'
1
2
p c vp q
q cN N dN
.
, ,c q
N N N
: Các hệ số chịu tải của đất dưới mũi cọc. Tra bảng theo
: Trọng lượng riêng của đất dưới mũi cọc.
' '
vp z
: Ứng suất hữu hiệu do trọng lượng bản thân của đất nền
gây ra tại mũi cọc.
W : Trọng lượng bản thân cọc.
FSs = 1.5
2.0 hệ số an toàn của tổng lực ma sát.
FSp = 2.0
3.0 hệ số an toàn của tổng sức chống Q
b
.
GVHD: T.S TÔ VĂN LẬN
CHƯƠNG III PHƯƠNG ÁN MÓNG CỌC KHOAN NHỒI
SVTH: DƯƠNG CÔNG TÚ-MSSV106104108 126
HÌNH 3.01 CỌC CẮM VÀO TRONG ĐẤT NỀN.
III.1.2.3a TỔNG LỰC MA SÁT CỦA ĐẤT XUNG QUANH CỌC
Si Si Si
Q A f
Ta có:
3 5S S S
Q Q Q
A
S3
=
0.8
4.9 = 12.315 m
2
/
3 3 3 3 3S S V
f k tg C
+
2 ' 2
3 3 3 3
32.4( / ), 17 26 , 20.17( / )
tt tt o tt
C C kN m kN m
.
+
0 /
3 3 3
1 sin 1 sin 1 sin17 26 0.7
tt
S
k
+
0 /
3 3
17 26 0.314
tt
tg tg tg
.
+
/ / 2
3
1.4 19.98 20.17 2.45 77.3885 / )
V Z Z
u kN m
.
Vậy
3 3 3
12.315 49.41 608.484( )
S S S
Q A f kN
A
S5
=
0.8
4.9 = 12.31m
2
/ 2
3 3 3 3 3
0.7 77.39 0.314 32.4 49.410( / )
S S V
f k tg C kN m
GVHD: T.S TÔ VĂN LẬN
CHƯƠNG III PHƯƠNG ÁN MÓNG CỌC KHOAN NHỒI
SVTH: DƯƠNG CÔNG TÚ-MSSV106104108 127
/
5 5 5 5 5S S V
f k tg C
+
2 ' 2
5 5 5 5
7.4( / ), 33 10 , 20.15( / )
tt tt o tt
C C kN m kN m
.
+
0 /
5 5 5
1 sin 1 sin 1 sin 33 10 0.453
tt
S
k
+
0 /
5 5
33 10 0.653
tt
tg tg tg
.
+
/ /
5
2
1.4 19.98 20.17 3.9 20.17 10 1.6 (20.15 10) 1.45
137.6245( / )
V Z Z
u
kN m
.
/ 2
5 5 5 5 5
0.453 137.6245 0.652 7.4 48.08( / )
S S V
f k tg C kN m
Vậy
5 5 5
12.31 48.08 591.86( )
S S S
Q A f kN
3 5
608.484 591.86 1200.345
S S S
Q Q Q kN
III.1.2.3b TỔNG SỨC CHỐNG CỦA ĐẤT DƯỚI MŨI CỌC
Ta có :
p p p
Q q A
'
1
2
p c vp q
q c N N d N
2 ' 2
5 5 5 5
7.4( / ), 33 10 , 20.15( / )
tt tt o tt
C C kN m kN m
Với: A
p
2 2
0.8
0.503
4 4
D
m
2
'
1
2
p c vp q
q c N N d N
' 2
1.4 19.98 20.17 3.9 20.17 10 1.6 (20.15 10) 2.9 152.342( / )
vp z
u kN m
Ta có
'
33 10
o
tra bảng ta được:
32.942, 48.848, 34.077
q c
N N N
2
1
7.4 48.848 152.342 32.949 20.15 10 0.8 34.077 5519.344 /
2
p
q kN m
Vậy:
5519.344 0.503 2776.2
p
Q
kN
III.1.2.3c TRỌNG LƯỢNG BẢN THÂN CỌC W
0.502 3.3 25 0.785 4.5 15 94.4025
coc BTCT
W V
Kn
Do đó sức chịu tải cho phép của mỗi cọc là:
1200.345 2776.2
94.4025 1431.17
2 3 2 3
p
s
a
Q
Q
Q W
kN
So sánh 2 trường hợp trên (tức khả năng chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc và khả
năng chịu tải của cọc theo tiêu chuẩn cường độ đất nền)
3536.068 1431.17
VL a
P kN Q kN
.
Để thiên về an toàn ta phải chọn khả năng chịu tải nhỏ nhất của cọc trong các trường
hợp trên = min (P
vl
, P
đn
).Vậy sức chịu tải của cọc phải lấy theo sức chịu tải của đất
nền xung quanh cọc và bằng: p
đn
= Q
a
= 1431.17 kN
GVHD: T.S TƠ VĂN LẬN
CHƯƠNG III PHƯƠNG ÁN MĨNG CỌC KHOAN NHỒI
SVTH: DƯƠNG CƠNG TÚ-MSSV106104108 128
III.2
THIẾT KẾ MĨNG M
1
: TRỤC B CỦA CỘT BIÊN.
TRỤC E CỦA CỘT BIÊN.
BIỂU ĐỒ PHẢN LỰC MĨNG.
+ Tại nút B:
3009 ; 21.2 ; 80.41 . 5.3 ; 8.7
x x y y
N kN Q kN M kNm Q kN M kNm
+ Tại nút E :
296.97 ; 23.2 ; 75.53 ; 25.5 ; 43.39
x x y y
N kN Q kN M kNm Q kN M kNm
III.2.1
TẢI TRỌNG TÁC DỤNG
+ Tại nút B:
3009 ; 21.2 ; 80.41 . 5.3 ; 8.7
x x y y
N kN Q kN M kNm Q kN M kNm
- Từ kết quả tổ hợp nội lực khung trong ETAB cho ta nội lực như sau:
tt tc
Q n Q
, lấy n = 1.15
tt tc
N n N
, lấy n = 1.15
tt tc
M n M
, lấy n = 1.15
M
x
(kNm) N (kN) Q
x
(kN) Q
y
(kN)
80.41 3009.00 21.20 5.30
69.92 2616.52 18.43 4.61
M
y
(KNm)Nội lực
8.70Trò tính toán
Trò tiêu chuẩn 7.57
III.2.2 XÁC ĐỊNH SỐ LƯỢNG CỌC
Chọn bề dày đài: h
đ
= 1.0m
-Xác định số lượng cọc:
Ta có :
tt
a
N
n
Q
: là hệ số ảnh hưởng của Mơmen ta chọn
1.1
Với:
1.1 1.5
3009
1431.17
tt
a dn
N kN
Q Q kN
Suy ra:
3009
1.1 2.01
1431.17
n
Vậy ta chọn số lượng cọc là: n = 2 cọc.
GVHD: T.S TƠ VĂN LẬN
CHƯƠNG III PHƯƠNG ÁN MĨNG CỌC KHOAN NHỒI
SVTH: DƯƠNG CƠNG TÚ-MSSV106104108 129
1000
-12.400
-4.600
-2.600
700
100 3200 100
100 1400 100
400 1800 400
100 100
100 100
300 300
500
400
100 1000
100 100
100 1000
100 3200 100
3200 4500
HÌNH 3.02 SỐ LƯỢNG CỌC KHOAN NHỒI
Khoảng cách giữa các cọc là: S = D+1= 1.8 m
Khoảng cách từ mép cọc tới mép đài lấy =(d/3->d/2)=0.3m
Vậy diện tích đáy đài là: F = 1.4
3.2 = 4.48 m
2
.
GVHD: T.S TÔ VĂN LẬN
CHƯƠNG III PHƯƠNG ÁN MÓNG CỌC KHOAN NHỒI
SVTH: DƯƠNG CÔNG TÚ-MSSV106104108 130
III.2.3 KIỂM TRA SỨC CHỊU TẢI CỦA CÁC CỌC
- Tải trọng tính toán tác dụng xuống cọc thứ i là:
2 2
tttt tt
y i x i
i
i i
M xN M y
P
n x y
Với
tt tt
tai
N N
+ trọng lượng đài + trọng lượng đất trên đài.
3009
tt
tai
N kN
- Trọng lượng đài + trọng lượng đất
Q =
bt
V
= 22
1.4
3.2
2 = 197.12kN
3009 197.12 3206.12
tt
tai
N
kN
tt tt
y y
M M
(Q
y
tt
bề dày đài) = 8.7+ (5.3
1.0) = 14kN.m
tt tt
x x
M M
(
tt
x
Q
bề dày đài) = 80.41+ (21.2
1.0) =101.61kN.m
x
max
là khoảng cách từ tâm đài đến tâm cột biên.
Ta có :
1
2 2
max
1
2 0.9
i
x
- Vậy cọc chịu tải nguy hiểm nhất là cọc nằm theo hướng chịu momen :
max
2
3206.12 14 0.9
1388.6
2 2 0.9
P
kN
min
2
3206.12 14 0.9
1350.06
2 2 0.9
P
kN
Mà P
max
= 1222.509 kN<
1431.17
a
Q
kN
P
min
= 1388.6 kN > 0
Do đó tất cả các cọc đủ khả năng chịu tải
Vì P
min
= 1350.06 kN >0, nên cọc không bị nhổ.
III.2.4 KIỂM TRA SỰ ỔN ĐỊNH CỦA NỀN ĐẤT DƯỚI MŨI
CỌC:
Xem các cọc + đất nền xung quanh các cọc + đài cọc là một móng khối
quy ước (MKQƯ)
MKQƯ được xác định bằng cách vẽ một đường thẳng từ mép ngoài của
cọc ngoài cùng, hợp với mặt thân cọc một góc ảnh hưởng
với:
4
TB
; Trong đó:
i i
TB
i
h
h
III.2.4.1 Xác định các thông số của MKQƯ:
- Góc ma sát trung bình của các góc ma sát
của các lớp đất từ đấy đài xuống
tới mũi cọc là:
3 3 5 5
3 5
tc
i i
tc
TB
i
h
h h
h h h
GVHD: T.S TÔ VĂN LẬN
CHƯƠNG III PHƯƠNG ÁN MÓNG CỌC KHOAN NHỒI
SVTH: DƯƠNG CÔNG TÚ-MSSV106104108 131
0 / 0 /
0 / //
17 26 4.9 33 10 2.9
23 16 58
4.9 2.9
tc
TB
Vậy góc mở:
0 / //
0 / //
23 16 58
5 49 14
4 4
tc
TB
- Kích thước móng khối quy ước:
0 / / /
1
0 / //
1
2 2.6 2 7.8 5 49 14 4.19 .
2 0.8 2 7.8 5 49 14 2.39 .
qu
qu
l l l tg tg m
b b l tg tg m
Diện tích móng khối quy ước:
F
qư
= b
qư
l
qư
= 4.19
2.39 = 10.014m
2
100 100
100 1000
100 3200 100
1000
-4.600
-2.600
700
100 3200 100
100
1400
100
400 1800 400
100 100
100 100
300 300
500
400
7700
HÌNH 3.03 SỐ MÓNG KHỐI QUI ƯỚC
III.2.4.2 Kiểm tra ổn định của nền dưới đáy MKQƯ
- Điều kiện ổn định của nền đất:
GVHD: T.S TÔ VĂN LẬN
CHƯƠNG III PHƯƠNG ÁN MÓNG CỌC KHOAN NHỒI
SVTH: DƯƠNG CÔNG TÚ-MSSV106104108 132
max
min
1.2
0
tc tc
qu
tc
tc tc
TB qu
P R
P
P R
Mà
*tc tc tc tc
qu qu qu
R m A b B h D c
Với:
*tc
là trọng lượng riêng của đất nền từ đáy MKQƯ lên tới trên mặt đất.
tc
là trọng lượng riêng của đất nền dưới đáy MKQƯ.
Ta có: Ta có:
0 / //
0.673
23 16 58 3.693
6.286
tc
qu
A
B
D
C
tc
= 7.4 kN/m
2
.
3
20.15 /
tc tt
kN m
2
1 (0.673 2.39 20.15 3.693 7.8 15.55 6.286 7.4) 526.85 /
tc
qu
R kN m
Tính
max
tc
P
và
min
tc
P
:
Do đó:
1
max
6
6
(1 )
tc
tc
b
qu qu qu qu
Q
e
eN
P
F l b F
1
min
6
6
(1 )
tc
tc
b
qu qu qu qu
Q
e
eN
P
F l b F
Trong đó:
Q
= trọng lượng 2 cọc + trọng lượng đất xung quanh cọc + trọng
lượng đài và đất trên đài.
- Trọng lượng của đất và đài tính từ đáy đài đến mặt đất.
1
22 4.19 2.39 2 440.62
TB qu m
Q F h
kN
- Trọng lượng 2 cọc là:
2
2 2 (25 10) 0.503 3.3 2 25 0.503 4.5 162.97
coc
Q V
kN
- Trọng lượng của đất xung quanh cọc:
3 2
14.63 4.19 2.39 7.8 162.97 979.779
d qu
Q F l Q
kN
1 2 3
440.62 162.97 979.779 1583.369Q Q Q Q
kN
2787.9
tc
N
kN
7.57 4.64 (7.8 1) 48.402
tc tc tc
y y y
M M Q h
kN
69.92 18.43 (7.8 1) 232.1
tc tc tc
x x x
M M Q h
kN
1
285.204
0.0174
1768.017
tc
y
tc
M
e
N
m
* 2
1.4 19.98 20.17 3.9 20.17 10 1.6 (20.15 10) 2.9
15.55( / )
7.8
tc
kN m
GVHD: T.S TÔ VĂN LẬN
CHƯƠNG III PHƯƠNG ÁN MÓNG CỌC KHOAN NHỒI
SVTH: DƯƠNG CÔNG TÚ-MSSV106104108 133
232.1
0.0832
2787.9
tc
x
b
tc
M
e
N
m
Do đó:
max
2787.9 6 0.0174 6 0.0832 1583.369
1 501.6
2.39 4.19 4.19 2.39 2.39 4.19
tc
P
kN /m
2
min
tc
P
2787.9 6 0.0174 6 0.0832 1583.369
1
2.39 4.19 4.19 2.39 2.39 4.19
371.4kN/ m
2
max min
501.6 371.4
436.5
2 2
tc tc
tc
TB
P P
P
kN/m
2
Ta thấy:
max
tc
P
= 501.6kN/m
2
< 1.2
tc
qu
R
= 632.22 kN/m
2
min
tc
P
= 371.4 kN/m
2
> 0
2 2
436.5 / 526.85 /
tc tc
TB qu
P kN m R kN m
Vậy các điều kiện trên thoả, do đó nền đất dưới MKQƯ ổn định.
III.2.4.3 Kiểm tra độ lún của nền đất dưới KHQƯ:
- Áp lực gây lún :
*tc tc tc
gl TB qu
P P h
436.5 15.55 7.8 315.21
tc
gl
P
kN/m
2
- Chia nền đất dưới đáy MKQƯ ra thành các lớp phân tố có bề dày:
0.5 0.5 2.39 1.195
i qu
h b
m chọn
1.195
i
h m
- Dựa vào thí nghiệm nén cố kết để xác định e:
Ứng suất bản thân:
bt
h
; h:khoảng cách từ mặt đất đến điểm đang xét.
Ứng suất gây lún:
0gl gl
k p
;
0
( , )
l z
k
b b
; l
qu
= 4.19, b
qu
= 2.39 m
1 2
1
2
bt bt
P
1 2
2 1
2
gl gl
P P
; 1,2 lần lượt là hai điểm đầu cuối của cùng một lớp.
Kết quả thí nghiệm nén cố kết:
P(kN/m
2
) 0 50 100 200 400
e 0.54 0.51 0.5 0.495 0.489
Để tính lún cho các lớp ta áp dụng công thức sau:
1 2
1
1
i
e e
S h
e
2
1.4 19.98 20.17 3.9 20.17 10 1.6 (20.15 10) 2.9 152.342( / )
bt i i
VP
h kN m
GVHD: T.S TÔ VĂN LẬN
CHƯƠNG III PHƯƠNG ÁN MÓNG CỌC KHOAN NHỒI
SVTH: DƯƠNG CÔNG TÚ-MSSV106104108 134
Sau khi tính toán ta có bảng tính lún như sau:
Lớp Điểm
Z
(m)
Ko
gl
kN/m
2
bt
kN/m
2
1
P
kN/m
2
2
P
kN/m
2
1
e
2
e
i
S
(m)
1.000 0.000 0.000 1.000 189.116
152.342
158.407 321.803 0.497 0.491 0.005
1.000 1.195 0.728 137.676
164.471
2.000 1.000 1.195 0.728 137.676
164.471
170.536 282.493 0.496 0.492 0.003
2.000 2.390 0.456 86.237
176.601
3.000 2.000 2.390 0.456 86.237
176.601
182.665 248.856 0.496 0.492 0.003
3.000 3.585 0.244 46.144
188.730
4.000 3.000 3.585 0.244 46.144 188.730 194.794 230.159 0.495 0.494 0.001
4.000 4.780 0.130 24.585
200.859
Ta có :
0.005 0.003 0.003 0.001 0.0120 1.2 8
i
S m cm cm
Vì:
5
bt gl
Vậy nền đất dưới MKQƯ ổn định.
III.2.5 KIỂM TRA SỰ XUYÊN THỦNG CỦA ĐÀI CỌC:
- Điều kiện đài cọc không bị xuyên thủng:
xt cx
P P
Với
xt
P
=
i
P
(cọc nằm ngoài tháp xuyên).
- Tính kích thước đáy tháp xuyên:
Chọn lớp bảo vệ a = 0.1m
1 0.1 0.9
o
h h a m
2
tx o
l h
l
cột
=
2 0.9 0.5 2.3
m
cot
2 2 0.9 0.4 2.2
tx o
b h b
m
P
xt
= 0 Không có cọc nào nằm ngoài tháp xuyên
- Tính
cx
P
:
cot cot 0 0
1.5 ( 2 )
cx k
P R l b h h
1.5 880 (0.5 0.4 2 0.9) 0.9 3207.6
cx
P
kN kN
xt cx
P P
: Vậy đài cọc không bị xuyên thủng.
III.2.6 TÍNH TOÁN BỐ TRÍ CỐT THÉP TRONG ĐÀI CỌC:
I
I
100 3200 100
100
1400
100
400 1800 400
100 100
100 100
300 300
500
400
GVHD: T.S TƠ VĂN LẬN
CHƯƠNG III PHƯƠNG ÁN MĨNG CỌC KHOAN NHỒI
SVTH: DƯƠNG CƠNG TÚ-MSSV106104108 135
HÌNH 3.04 SƠ ĐỒ TÍNH CỐT THÉP CHO ĐÀI
III.3.6.1 TÍNH TỐN VÀ BỐ TRÍ THÉP THEO PHƯƠNG NGANG:
- Xét mặt ngàm I – I ta có:
+ Sơ đồ tính: xem đài cọc như một bản console, đầu tự do ở mép đài và
đầu ngàm ở mặt phẳng mép cột, chịu tải tác dụng là các phản lực đầu cọc
nằm ngồi mép cột.
- Momen tương ứng với mặt ngàm I – I:
M
I – I
=
max
P r
Mà ta có:
max
1388.6P
kN
0.5
0.9 0.65
2
r
m
M
I – I
= 1388.6
0.65 = 902.59 kN.m
Diện tích cốt thép:
3 2 2
0
902.59
3.98 10 39.8
0.9 0.9 280000 0.9
I I
aI I
a
M
F m cm
R h
Vậy :F
a
= 39.8cm
2
.
Chọn
20 mm
2 2
2
3.14
4 4
d
S
cm
2
.
Số cây =
39.8
12.67
3.14
cây.
Vậy ta chọn 13 cây.
Bước a =
1400
107.69
13
mm
Vậy chọn a = 110 mm.
III.2.6.2 TÍNH TỐN VÀ BỐ TRÍ THÉP THEO PHƯƠNG ĐỨNG:
Cốt thép theo phương đứng được bố trí theo cấu tạo là
14 200a
III.3 CHỌN CÁC THƠNG SỐ BAN ĐẦU CHO CỌC GIỮA C
VÀ D:
III.3.1 CHỌN CHIỀU SÂU ĐẶT CỌC, TIẾT DIỆN CỌC
- Căn cứ theo hồ sơ địa chất ta nhận thấy từ lớp đất thứ 5 là lớp đất cát hạt trung
hạt thơ màu vàng trạng thái chặt vừa thỉnh thoảng có lẫn một ít sét đến bời rời
nằm dưới mực nước ngầm, chiều dày của chúng là tương đối dày. Do đó, ta
chọn chiều dài cọc nhồi là 10m.
- Ngàm đầu cọc vào đài là 20cm, Vậy chiều dài tính tốn của cọc từ đáy móng
trở xuống là:
L
tt
= 10 - 0.2 = 9.8m.
- Cốt thép dọc trong cọc : dùng thép AII,
10
, Rac = 280000 kN/m
2
- Chọn cọc có tiết diện: D = 800 cm.
- Sử dụng thép AII cho đài có : Ra = 280000 kN/m
2
cho đài.
GVHD: T.S TÔ VĂN LẬN
CHƯƠNG III PHƯƠNG ÁN MÓNG CỌC KHOAN NHỒI
SVTH: DƯƠNG CÔNG TÚ-MSSV106104108 136
- Sử dụng bê tông cho cọc và đài mác 250 có: Rn = 11000 kN/m
2
,
R
k
= 880kN/m
2
- Cọc được đúc bằng cách khoan tạo lỗ. Ống vách đặt sâu 3m, và dùng dung
dịch Bentonite để giữ thành hố khoan không bị sạt lỡ. Đường kính cốt thép
10mm
, do cọc chịu tải ngang và moment uốn nhỏ nên hàm lượng thép
trong cọc
(0.2 0.4)%
,lượng thép được đặt trong khoảng 6/10 chiều dài
cọc, cốt thép được bố trí theo chu vi cọc.Dùng đai
8 200a
,đai xoắn liên
tục,chiều dày lớp bêtông bảo vệ chọn a = 5cm.
- Khoảng cách giữa các cọc chọn D+1
- Chọn bề dày đài là: 1.0 m cho tất cả các móng. Do công trình có tầng hầm
nên chọn chiều sâu đaùy đài so với mặt sàn tầng hầm là: h
đ
= 2 m
- Chiều sâu đỉnh cọc so với mặt đất tự nhiên từ cao trình 0.00 là:
2.6 + 2 = 4.6m.
- Vậy mũi cọc nằm ở cao trình tính từ mặt đất tự nhiên là:9.8 + 4.6 = 14.4
- Thực chất tính từ cao trình -2.6m trở xuống thì mũi cọc chỉ cắm sâu vào đất
một khoảng là 14.4-2.6 =11.8m
III.3.2. XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC:
III.3.2.1 THEO TIÊU CHUẨN VẬT LIỆU LÀM CỌC
- Sức chịu tải của cọc:
P
vl
= (R
a
F
a
+ R
u
F
b
)
Trong đó:
+ F
a
: diện tích mặt cắt ngang của tất cả các cốt dọc.
F
a
=
F
c
=
2
0.4 80
20.106
100 4
cm
2
.
= 0.4%: Cọc chủ yếu chịu nén.
Fc: Diện tích mặt cắt ngang của tất cả cốt dọc.
Với F
a
= 20.106 cm
2
chọn thép:
2
8 18 20.36
ac
F cm
, cốt đai
8 200a
+ R
a
: cường độ tính toán của cốt thép dọc cọc khoan nhồi
1.5
ac
a
R
R
và không được lớn hơn 220000 kN/m
2
.
GVHD: T.S TÔ VĂN LẬN
CHƯƠNG III PHƯƠNG ÁN MÓNG CỌC KHOAN NHỒI
SVTH: DƯƠNG CÔNG TÚ-MSSV106104108 137
2 2
280000
186667 / 220000 /
1.5 1.5
ac
a
R
R kN m kN m
Chọn R
a
= 200000 kN/m
2
.
+ F
b
: Diện tích mặt cắt ngang của bê tông cọc
F
b
= F
cọc
– F
a
=
2
80
20.36 5006.19
4
cm
2
.
+ R
u
: Cường độ tính toán của bê tông cọc khoan nhồi
4
u
macBTcoc
R
và không được lớn hơn 7000 kN/m
2
2 2
250
6250 / 7000 /
4
u
R kN cm kN cm
Chọn R
u
= 6250 kN/m
2
.
Vậy P
VL
= (200000
20.36
10
-4
+ 6250
5006.19
10
-4
)
P
VL
= 3536.068 kN
III.3.2.2 THEO TIÊU CHUẨN CƯỜNG ĐỘ ĐẤT NỀN.
Tính theo phụ lục B: (Tính theo chỉ tiêu về cường độ của đất nền xung
quanh cọc)
- Sức chịu tải cực hạn của cọc xác định theo công thức:
u s s p p s p
Q A f A q Q Q
- Sức chịu tải cho phép của cọc xác định theo công thức:
p
s
a
s p
Q
Q
Q W
FS FS
Trong đó:
1 1
n n
S i si si
Q Q A f
: Tổng lực ma sát của đất xung quanh cọc.
si si si
Q A F
+ A
si
: Tổng diện tích mặt ngoài của thân cọc, và A
si
=
d
l
i
.
+ F
si
: Lực ma sát đơn vị của lớp đất thứ i lên 1m
2
bề mặt thân cọc.
'
si si v i i
f k tg c
Đối với cọc khoan nhồi thì:
1 sin
si i
k
.
' '
v z
: ứng suất hữu hiệu do trọng lượng bản thân của đất nền gây ra tại
giữa lớp đất đang xét
i a
: Góc ma sát trong của lớp đất thứ i.
i a
c c
: lực dính của lớp đất thứ i.
p
Q
: Tổng sức chống của đất dưới mũi cọc.
p p p
Q q A
A
p
: diện tích mặt cắt ngang của cọc.
p
q
: Sức chống đơn vị của đất ở dưới mũi cọc.
'
1
2
p c vp q
q cN N dN
.
, ,c q
N N N
: Các hệ số chịu tải của đất dưới mũi cọc. Tra bảng theo
: Trọng lượng riêng của đất dưới mũi cọc.
GVHD: T.S TÔ VĂN LẬN
CHƯƠNG III PHƯƠNG ÁN MÓNG CỌC KHOAN NHỒI
SVTH: DƯƠNG CÔNG TÚ-MSSV106104108 138
' '
vp z
: Ứng suất hữu hiệu do trọng lượng bản thân của đất nền
gây ra tại mũi cọc.
W : Trọng lượng bản thân cọc.
FSs = 1.5
2.0 hệ số an toàn của tổng lực ma sát.
FSp = 2.0
3.0 hệ số an toàn của tổng sức chống Q
b
.
HÌNH 3.01 CỌC CẮM VÀO TRONG ĐẤT NỀN.
III.3.2.2.3a TỔNG LỰC MA SÁT CỦA ĐẤT XUNG QUANH CỌC
Si Si Si
Q A f
Ta có:
3 5S S S
Q Q Q
A
S3
=
0.8
4.9 = 12.315 m
2
/
3 3 3 3 3S S V
f k tg C
+
2 ' 2
3 3 3 3
32.4( / ), 17 26 , 20.17( / )
tt tt o tt
C C kN m kN m
.
+
0 /
3 3 3
1 sin 1 sin 1 sin17 26 0.7
tt
S
k
+
0 /
3 3
17 26 0.314
tt
tg tg tg
.
GVHD: T.S TÔ VĂN LẬN
CHƯƠNG III PHƯƠNG ÁN MÓNG CỌC KHOAN NHỒI
SVTH: DƯƠNG CÔNG TÚ-MSSV106104108 139
+
/ / 2
3
1.4 19.98 20.17 2.45 77.3885 / )
V Z Z
u kN m
.
Vậy
3 3 3
12.315 49.41 608.484( )
S S S
Q A f kN
A
S5
=
0.8
4.9 = 12.31m
2
/
5 5 5 5 5S S V
f k tg C
+
2 ' 2
5 5 5 5
7.4( / ), 33 10 , 20.15( / )
tt tt o tt
C C kN m kN m
.
+
0 /
5 5 5
1 sin 1 sin 1 sin33 10 0.453
tt
S
k
+
0 /
5 5
33 10 0.653
tt
tg tg tg
.
+
/ /
5
2
1.4 19.98 20.17 3.9 20.17 10 1.6 (20.15 10) 2.45
147.77( / )
V Z Z
u
kN m
.
/ 2
5 5 5 5 5
0.453 147.77 0.652 7.4 59.72( / )
S S V
f k tg C kN m
Vậy
5 5 5
12.31 59.72 735.10( )
S S S
Q A f kN
3 5
608.484 735.10 1343.584
S S S
Q Q Q kN
III.3.2.2.3b TỔNG SỨC CHỐNG CỦA ĐẤT DƯỚI MŨI CỌC
Ta có :
p p p
Q q A
'
1
2
p c vp q
q c N N d N
2 ' 2
5 5 5 5
7.4( / ), 33 10 , 20.15( / )
tt tt o tt
C C kN m kN m
Với: A
p
2 2
0.8
0.503
4 4
D
m
2
'
1
2
p c vp q
q c N N d N
' 2
1.4 19.98 20.17 3.9 20.17 10 1.6 (20.15 10) 4.9 319.09( / )
vp z
u kN m
Ta có
'
33 10
o
tra bảng ta được:
32.942, 48.848, 34.077
q c
N N N
2
1
7.4 48.848 319.09 32.949 20.15 10 0.8 34.077 11013.52 /
2
p
q kN m
Vậy:
11013.52 0.503 5539.8
p
Q
kN
III.3.2.2.3c TRỌNG LƯỢNG BẢN THÂN CỌC W
0.502 3.3 25 0.785 6.5 15 118.006
coc BTCT
W V
Kn
Do đó sức chịu tải cho phép của mỗi cọc là:
1343.584 5539.8
118.006 2400.386
2 3 2 3
p
s
a
Q
Q
Q W
kN
So sánh 2 trường hợp trên (tức khả năng chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc và khả
năng chịu tải của cọc theo tiêu chuẩn cường độ đất nền)
3536.068 2400.386
VL a
P kN Q kN
.
/ 2
3 3 3 3 3
0.7 77.39 0.314 32.4 49.410( / )
S S V
f k tg C kN m
GVHD: T.S TÔ VĂN LẬN
CHƯƠNG III PHƯƠNG ÁN MÓNG CỌC KHOAN NHỒI
SVTH: DƯƠNG CÔNG TÚ-MSSV106104108 140
Để thiên về an toàn ta phải chọn khả năng chịu tải nhỏ nhất của cọc trong các trường
hợp trên = min (P
vl
, P
đn
).Vậy sức chịu tải của cọc phải lấy theo sức chịu tải của đất
nền xung quanh cọc và bằng: p
đn
= Q
a
= 2400.386 kN
III.4. THIẾT KẾ MÓNG M2 TRỤC GIỮA (C, D):
BIEÅU ÑOÀ PHẢN LỰC MÓNG.
+ Tại nút C:
2411.65 ; 42.51 ; 111.44 .N kN Q kN M kNm
+ Tại nút D:
2066.79 ; 38.62 ; 97.40 .N kN Q kN M kNm
GVHD: T.S TƠ VĂN LẬN
CHƯƠNG III PHƯƠNG ÁN MĨNG CỌC KHOAN NHỒI
SVTH: DƯƠNG CƠNG TÚ-MSSV106104108 141
III.4.1 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG:
+ Tại nút C:
3531 ; 0.9 ; 3.9 ; 2.4 ; 1.5
x x y y
N kN Q kN M kNm Q kN M kNm
+ Tại nút D:
3524 ; 4.5 ; 8.24 ; 2.5 ; 3.78
x x y y
N kN Q kN M kNm Q kN M kNm
- Từ kết quả tổ hợp nội lực khung trong ETAB cho ta nội lực như sau:
M
x
(kNm) N (kN) Q
x
(kN) Q
y
(kN)
-3.90 3531.00 0.90 2.40
-3.39 3070.43 0.78 2.09Trò tiêu chuẩn -1.30
M
y
(KNm)Nội lực
-1.50Trò tính toán
tt tc
Q n Q
, lấy n = 1.15
tt tc
N n N
, lấy n = 1.15
tt tc
M n M
, lấy n = 1.15
III.4.2 XÁC ĐỊNH SỐ LƯỢNG CỌC
Chọn bề dày đài: h
đ
= 1m
-Xác định số lượng cọc:
Ta có :
tt
a
N
n
Q
: là hệ số ảnh hưởng của Mơmen ta chọn 1.1
Với:
1.1 1.5
3531.
2400.386
tt
a dn
N kN
Q Q kN
Suy ra:
3531
1.1 1.62
2400.386
n
Vậy ta chọn số lượng cọc là: n = 2 cọc.
GVHD: T.S TÔ VĂN LẬN
CHƯƠNG III PHƯƠNG ÁN MÓNG CỌC KHOAN NHỒI
SVTH: DƯƠNG CÔNG TÚ-MSSV106104108 142
9700 100 1000
100 100
100 1000
100 3200 100
1000
-4.600
-2.600
700
100 3200 100
100
1400
100
400 1800 400
100 100
100 100
300 300
550
400
HÌNH 3.05 SỐ LƯỢNG CỌC KHOAN NHỒI
Khoảng cách giữa các cọc là: S = D+1=1.8 m
Vậy diện tích đáy đài là: F =1.4
3.2 = 4.48 m
2
.
III.4.3 KIỂM TRA SỨC CHỊU TẢI CỦA CÁC CỌC
- Tải trọng tính toán tác dụng xuống cọc thứ i là:
2 2
tttt tt
y i x i
i
i i
M xN M y
P
n x y
Với
tt tt
tai
N N
+ trọng lượng đài + trọng lượng đất trên đài.
3531
tt
tai
N kN
- Trọng lượng đài + trọng lượng đất
Q =
bt
V
= 22
1.4
3.2
2 = 197.12 kN
3531 197.12 3728.12
tt
tai
N
kN
GVHD: T.S TÔ VĂN LẬN
CHƯƠNG III PHƯƠNG ÁN MÓNG CỌC KHOAN NHỒI
SVTH: DƯƠNG CÔNG TÚ-MSSV106104108 143
tt tt
y y
M M
(
tt
y
Q
bề dày đài) = -1.5+ (2.4
1.0) = 0.9 kN.m
tt tt
x x
M M
(
tt
x
Q
bề dày đài) = -3.9 + (0.9
1.0) = -3 kN.m
x
max
là khoảng cách từ tâm đài đến tâm cột biên.
Ta có :
1
2 2
max
1
2 0.9
i
x
- Vậy cọc chịu tải nguy hiểm nhất là cọc nằm theo hướng chịu momen :
max
2
3728.12 0.9 0.9
1864.56
2 2 0.9
P
kN
min
2
3728.12 0.9 0.9
1863.56
2 2 0.9
P
kN
Mà P
max
= 11864.56 kN<
2400.386
a
Q
kN
P
min
= 1863.56kN > 0
Do đó tất cả các cọc đủ khả năng chịu tải
Vì P
min
= 1863.56 kN >0, nên cọc không bị nhổ.
III.4.4 KIỂM TRA SỰ ỔN ĐỊNH CỦA NỀN ĐẤT DƯỚI MŨI CỌC:
Xem các cọc + đất nền xung quanh các cọc + đài cọc là một móng khối
quy ước (MKQƯ)
MKQƯ được xác định bằng cách vẽ một đường thẳng từ mép ngoài của
cọc ngoài cùng, hợp với mặt thân cọc một góc ảnh hưởng
với:
4
TB
; Trong đó:
i i
TB
i
h
h
III.3.4.1 Xác định các thông số của MKQƯ:
- Góc ma sát trung bình của các góc ma sát
của các lớp đất từ đấy đài xuống
tới mũi cọc là:
0 / 0 /
0 /
17 26 4.9 33 10 4.9
25 18
4.9 4.9
tc
TB
Vậy góc mở:
0 /
0 / //
25 18
6 19 30
4 4
tc
TB
- Kích thước móng khối quy ước:
0 / / /
1
0 / //
1
2 2.6 2 9.8 6 19 30 4.97 .
2 0.8 2 9.8 6 19 30 2.97 .
qu
qu
l l l tg tg m
b b l tg tg m
Diện tích móng khối quy ước:
F
qư
= b
qư
l
qư
= 4.97
2.97 = 14.76m
2
GVHD: T.S TÔ VĂN LẬN
CHƯƠNG III PHƯƠNG ÁN MÓNG CỌC KHOAN NHỒI
SVTH: DƯƠNG CÔNG TÚ-MSSV106104108 144
100 100
100 1000
100 3200 100
1000
-4.600
-2.600
700
100 3200 100
100 1400 100
400 1800 400
100 100
100 100
300
300
550
400
9700
HÌNH 3.06 SỐ MÓNG KHỐI QUI ƯỚC
III.4.4.2 Kiểm tra ổn định của nền dưới đáy MKQƯ
- Điều kiện ổn định của nền đất:
max
min
1.2
0
tc tc
qu
tc
tc tc
TB qu
P R
P
P R
Mà
*tc tc tc tc
qu qu qu
R m A b B h D c
Với:
*tc
là trọng lượng riêng của đất nền từ đấy MKQƯ lên tới trên mặt đất.
tc
là trọng lượng riêng của đất nền dưới đáy MKQƯ.
