Đồ án nền và MÓNG đại học
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.87 MB, 29 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG – GIAO THÔNG
----------
ĐỒ ÁN
NỀN VÀ MÓNG
Lớp: K63XD
Mã sinh viên
Họ và tên
18020668
Trần Văn Huynh
Giảng viên hướng dẫn : PGS.TS PHẠM HOÀNG ANH
Hà Nội, ngày 10 tháng 12 năm 2020
ĐỒ ÁN NỀN & MĨNG
ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ - ĐHQGHN
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
BỘ MÔN CƠNG NGHỆ XÂY DỰNG – GIAO THƠNG
----------
ĐỒ ÁN
NỀN VÀ MĨNG
NHĨM 2
Lớp :K63XD
Mã sinh viên
Họ và tên
18020668
Trần Văn Huynh
Giảng viên hướng dẫn : PGS.TS PHẠM HOÀNG ANH
Hà Nội, ngày 10 tháng 12 năm 2020
PGS.TS. Phạm Hồng Anh
2
Bộ mơn Cơng nghệ Xây dựng – Giao thông
ĐỒ ÁN NỀN & MĨNG
ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ - ĐHQGHN
MỤC LỤC
I. TÀI LIỆU THIẾT KẾ
1. Các yêu cầu
Thiết kế móng cọc đài thấp bê tông cốt thép (BTCT) dưới chân cột có các tải trọng
theo số liệu trong mục 2, điều kiện nền đất được cho trong mục 3 và mục 4. Biết cọc
sẽ được thi công theo phương pháp đóng (ép), yêu cầu:
-
Lựa chọn chiều sâu đáy đài, chiều dài cọc, kích thước tiết diện cọc;
Dự báo sức chịu tải của cọc đơn;
Xác định số lượng cọc và bố trí cọc;
Kiểm tra sức chịu tải của cọc trong móng;
Tính toán kiểm tra sức chịu tải của nền đất dưới mũi cọc;
Tính tốn và kiểm tra độ lún của móng cọc (cho phép độ lún của móng cọc là
8cm);
Tính tốn, cấu tạo chi tiết cọc đảm bảo điều kiện an tồn vận chuyển và thi
cơng;
Tính tốn và cấu tạo chi tiết đài móng;
Đồ án được trình bày gồm hai phần:
-
Quyển thuyết minh tính tốn (A4);
Bản vẽ chi tiết cấu tạo cọc và đài móng (A3).
2. Số liệu tải trọng
Tải trọng tác dụng lên móng được trình bày trong Bảng 1.
Bảng 1- Số liệu tải trọng
Tổ hợp tải trọng tính tốn
N (T)
Mx (Tm)
My (Tm)
Số liệu
250
40
20
3. Số liệu địa chất
Số liệu địa chất của các lớp đất được thể hiện qua Bảng 2.
Bảng 2 – Số liệu địa chất của các lớp đất
Chiều sâu (m)
Từ …. Đến….
Lớp
đất
Loại
đất
Trọng
lượng
riêng
(γt,kN/m3)
Góc
ma
sát
ϕ
N30
Lực
dính
(kPa)
Chiều
dày
(m)
Sức chịu
tải qc
(kG/cm2)
Modul
biến
dạng E
(kG/cm2)
0.0
-4.7
1
SM
17.00
28.29 15.25
0.0
4.7
1.1
120.0
-4.7
-6.5
2
CL
18.90
12.22
16.5
1.8
1.6
86.0
PGS.TS. Phạm Hồng Anh
6
3
Bộ mơn Cơng nghệ Xây dựng – Giao thơng
ĐỒ ÁN NỀN & MĨNG
ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ - ĐHQGHN
-6.5
-12.1
3
ML
18.10
13.20 11.46
14.3
5.6
1.0
73.0
-12.1
-20.5
4
SC
18.00
12.22
8.6
16.9
8.4
0.9
73.0
-20.5
-28.4
5a
CH
17.50
10.09
5.3
11.6
7.9
0.9
61.0
-28.4
-31.0
5b
CL
19.10
14.45
16.9
20.8
2.6
1.1
99.0
-31.0
-37.3
6
SC
19.80
16.40
27.5
15.8
6.3
1.8
150
-37.3
-42.7
7
SC
20.00
16.44
44.7
16
5.4
3.0
200.0
-42.7
-49.8
8
CL
19.60
14.32
32.2
17
7.1
3.0
183.0
-49.8
-60.8
9
SM
20.00
41.48
59.1
0
10.95
4.0
229.0
4. Trụ địa chất phần móng cọc
- Khu vực xây dựng nền đất nền gồm 7 lớp:
• Lớp 1: cát bụi dày 4,7m yếu;
• Lớp 2: đất sét có tính dẻo thấp khá yếu, chiều dày 1,8m;
• Lớp 3: bụi, chiều dày 5,6m, yếu;
• Lớp 4: cát sét, chiều dày 8,4m, khá yếu;
• Lớp 5: đất sét có tính dẻo cao, chiều dày 7,9m, khá tốt;
• Lớp 6: đất sét dẻo cứng, chiều dày 2,6m, tốt;
• Lớp 7: đất sét cứng, chiều dày 6,3m, rất tốt.
- Các lớp đất từ 1 đến 6 đều yếu và rất yếu. Lớp đất 7 rất tốt.
- Trụ địa chất được thể hiện qua Hình 1.
PGS.TS. Phạm Hồng Anh
4
Bộ mơn Cơng nghệ Xây dựng – Giao thông
ĐỒ ÁN NỀN & MĨNG
ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ - ĐHQGHN
Hình 1 - Trụ địa chất
PGS.TS. Phạm Hồng Anh
5
Bộ mơn Cơng nghệ Xây dựng – Giao thông
ĐỒ ÁN NỀN & MĨNG
ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ - ĐHQGHN
II. ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỀN MĨNG.
- Cơng trình có tải khá lớn.
- Khu vực xây dựng biệt lập, bằng phẳng.
- Nước ngầm không xuất hiện trong phạm vi khảo sát.
=> Chọn phương pháp móng cọc đài thấp.
Phương án: Dùng cọc Bê tơng cốt thép (BTCT) đúc sẵn có khích thước 35 x 35
cm. Đài được đặt vào lớp 1, mũi cọc hạ sâu xuống lớp 7 khoảng 1-2 m. Thi cơng bằng
phương pháp đóng cọc (ép cọc).
III. PHƯƠNG PHÁP THI CƠNG, VẬT LIỆU MĨNG CỌC VÀ CHIỀU
SÂU ĐÁY ĐÀI.
1. Đài cọc.
- Bê tơng: B20 có Rb= 11,5 MPa (1150 T/m2), Rbt= 0,9 MPa (90 T/m2).
- Cốt thép: thép chịu lực trong đài là thép loại AII có Ra= 280 MPa (28000 T/m2).
- Bê tơng lót: lớp lót đài bê tơng nghèo Mác M100 dày 10 cm.
- Đài liên kết ngàm với cột và cọc. Thép của cọc neo trong đài chọn là 40 cm và
đầu cọc trong đài 10 cm.
2. Cọc đúc sẵn.
- Hạ cọc bằng phương pháp đóng cọc (ép cọc).
- Cọc đóng => Theo Meyerhoff lấy α = 2 KPa , β = 400 KPa.
- Bê tông: B25; Rbt=1,05 MPa, Rb= 14,5 MPa (1450 T/m2).
- Cốt thép:
+ Thép chịu lực –AII có Ra= 280 MPa (28000 T/m2),
+ Đai –AI có Ra= 225 MPa (22500 T/m2)
- Các chi tiết cấu tạo xem bản vẽ.
3. Chiều sâu đáy đài
- Chọn chiều sâu chơn móng 1,5 m.
IV. CHỌN CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA MĨNG CỌC.
1. Cọc.
1.1. Cọc bê tơng cốt thép đúc sẵn
- Chọn tiết diện cọc 35 x 35 (cm).
- Thép dọc chịu lực 8ϕ16AII
- Chiều dài cọc: chọn chiều sâu cọc hạ vào lớp 7 khoảng 1m (chưa kể mũi cọc).
Vậy chiều dài cọc (chưa kể mũi cọc):
lc= (h1+ h2 + h3 + h4 +h5 + h6 + Ln ) +ΔL – hđ
= (4,7+1,8+5,6+8,4+7,9+2,6+1) +0,5 – 1,5 = 31m.
(4.1)
Chiều dài tính tốn: Lc=lc – ΔL = 31-0,5 = 30,5m.
Trong đó:
PGS.TS. Phạm Hồng Anh
6
Bộ mơn Cơng nghệ Xây dựng – Giao thông
ĐỒ ÁN NỀN & MĨNG
ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ - ĐHQGHN
•
•
•
•
-
h1,h2, h3, h4 ,h5 ,h6 ,hn Chiều dày các lớp đất;
Ln Chiều dày lớp đất mà phần cọc hạ xuống lớp 7 (khơng tính mũi cọc);
ΔL Phần đầu cọc ngàm trong đài ΔL=0,5m;
hđ chiều sâu chôn đài cọc hđ=1,5m.
Cọc được chia thành 5 đoạn: 4 đoạn dài 6m và 1 đoạn dài 7m. Nối bằng hàn bản mã.
1.2. Sức chịu tải của cọc theo đất nền
Dự báo dựa vào kết quả thí nghiệm xun tiêu chuẩn SPT ta có Bảng 3.
Bảng 3 – Thơng số kết quả thí nghiệm xun tiêu chuẩn SPT
N30
Góc ma
sát ϕi
τ i = α × Ni
Lực dính = 2 × N (kPa)
i
Lớp đất
Độ sâu
Chiều
dày
1
4,7
4,7
15,25
28, 29
0
30,5
2
6,5
1,8
6
12,22
16,5
12
3
12,1
5,6
11,46
13,2
14,3
22,92
4
20,5
8,4
8,6
12,22
16,9
17,2
5
28,4
7,9
5,3
10,09
11,6
10,6
6
31
2,6
16,9
14,45
20,8
33,8
7
37,3
6,3
27,5
16,4
15,8
55
-
Sức chịu tải của cọc theo đất nền được xác định theo công thức:
Pgh=Qs+Qc
-
(4.2)
Sức chịu tải tính tốn:
[ P ] dn =
(4.3)
Pgh
Fs
+ Qs ma sát giữa cọc và đất xung quanh thành cọc:
n
Qs = α1.uc ∑τ i .hi
(4.4)
i =1
+ Qc lực kháng mũi cọc:
Qc = α 2 .Rn .Fc
(4.5)
Trong đó:
PGS.TS. Phạm Hồng Anh
7
Bộ môn Công nghệ Xây dựng – Giao thông
ĐỒ ÁN NỀN & MĨNG
•
ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ - ĐHQGHN
α1 , α 2
là hệ số điều kiện làm việc của đất với cọc vuông, hạ bằng phương
α1 = α 2 = 1
pháp ép cọc :
;
Fc = 0,35 × 0,35 = 0,1225( m2 )
•
Fc là diện tích thiết diện cọc:
•
•
uc là chu vi cọc:
;
Rn là sức kháng giới hạn của đất ti mi cc;
ã
;
uc = 0,35 ì 4 = 1, 4m
Rn = R7 = β × N n = 400 × 27,5 = 11000kPa
τi
lực ma sát trung bình của lớp đất thứ i quanh mặt cọc.
Áp dụng công thức (4.4) khi đó ta có:
Qs = 1, 4 × ( 30,5 × 3, 2 + 12 × 1,8 + 22,92 × 5,6 + 17, 2 × 8, 4 + 10,6 × 7,9 + 33,8 × 2,6 + 55 × 1)
= 866,11( KN )
Áp dụng cơng thức (4.5) khi đó ta có:
Qc = α 2 .Rn .Fc = 1 × 11000 × 0,1225 = 1347,5( KN )
Theo kết quả xuyên tiêu chuẩn SPT theo công thức Meyerhof
-
Sức kháng cho phép của đất lên cọc áp dụng cơng thức (4.3) ta có:
[ P ] dn =
-
Qc + Qs
Fs
=
866,11 + 1347,5
2
= 1106,8( KN ) ≈ 111T
Sức chịu tải cho phép cọc theo đất nền:
W
(4.6)
[ P ] = [ P ] dn − F c
sc
[ P ] = [ P ] dn −
Khi đó:
Wc
94,94
= 1106,8 −
= 1001,3( KN ) ≈ 100,1(T )
Fsc
0,9
(*)
Trong đó:
•
•
Fs hệ số an ton
Fs = (2 ữ 3)
Chn Fs=2;
Wc = Fc ì lc × γ tt = 0,35 × 0,35 × 31 × 25 = 94,94( KN )
(trọng lượng tồn bộ
cọc);
• Fsc hệ số an toàn theo trọng lượng Fsc=0,9.
PGS.TS. Phạm Hoàng Anh
8
Bộ môn Công nghệ Xây dựng – Giao thông
ĐỒ ÁN NỀN & MĨNG
ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ - ĐHQGHN
1.3. Sức chịu tải của cọc theo vật liệu
- Sức chịu tải của cọc theo vật liệu:
Pvl = ϕ × m × ( Rb × Fb + Ra × Fa )
(4.7)
Trong đó:
•
m: hệ số điều kiện làm việc phụ thuộc loại cc v s lng cc trong
( 0,85 ữ 1)
múng
Chn m=1;
ã ϕ hệ số uốn dọc.Chọn ϕ=1;
• Fa diện tích cốt thộp: Fa = 8ììr2 =16,01 cm2 ;
ã Fb l din tích phần bê tơng:
Fb=Fc – Fa = 0,35×0,35 – 16,01×10-4 = 0,121 m2.
Từ cơng thức (4.7) Khi đó:
Pvl = 1×1× (1450×0,121 + 2,8×104×16,01×10-4) = 220,27 (T) (**)
Từ (*) và (**) ta có:
Vậy
[ P ] = min { [ P ] dn ; Pvl }
[ P ] = min { [ P ] dn ; Pvl } = min { 100,1;220, 27}
= 1001,31 kN
≈
100,1(T)
1.4. Chọn số lượng cọc và bố trí
- Độ lệch tâm:
Mx
40
=
= 0,16 → β = 1 + 2e = 1,32
N
250
M
20
e= x =
= 0,08 → β = 1 + 2e = 1,16
N
250
e=
Chọn β=1,4
- Sơ bộ lựa chọn số lượng cọc:
n=
N
×β
P
(4.8)
Từ đó ta có:
n=
N
2500
×β =
× 1,4 = 3,46
P
1011,1
Chọn 4 cọc và bố trí cọc như Hình 2
PGS.TS. Phạm Hồng Anh
9
Bộ mơn Cơng nghệ Xây dựng – Giao thơng
ĐỒ ÁN NỀN & MĨNG
ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ - ĐHQGHN
Hình 2- Bố trí số lượng cọc trong đài
2. Đài cọc
- Từ việc bố trí cọc như trên ta có kích thước đài:
A =Bđ x Lđ = 1,8 x 2,9 m
-
Chọn hd = 1,5m => h0d= 1,5-0,5 = 1m
V. TÍNH TỐN VÀ KIỂM TRA TẢI TRỌNG PHÂN PHỐI LÊN CỌC.
1. Kiểm tra tải trọng lên cọc trong móng
- Tải trọng tác dụng lên đầu cọc được tính theo cơng thức sau:
Pwi =
N M y .xi M x . yi
+
+ n
nc ∑n x 2
∑ yi2
i
i =1
-
(5.1)
i =1
Tổng tải trọng thẳng đứng ở mức đáy đài:
PGS.TS. Phạm Hồng Anh
10
Bộ mơn Cơng nghệ Xây dựng – Giao thông
ĐỒ ÁN NỀN & MĨNG
ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ - ĐHQGHN
N = N 0 + Wd
(5.2)
Trong đó:
•
•
•
•
Pwi là tải trọng làm việc của cột thứ i ;
N là tổng tải trọng thẳng đứng tại mức đáy đài;
nc là số lượng cọc trong móng;
Mx, My là tải trọng momen quanh trục x,y tác dụng lên móng tại vị trí
trọng tâm các tiết diện cọc ở cao trình đáy đài;
• xi, yi là toạ độ trọng tâm tiết diện cọc trong hệ toạ độ quán tính chính
trung tâm của các tiết diện cọc ở cao trình đáy đài;
• N0 là tổng tải trọng thẳng đứng ở cao trình mặt đất N0=250T;
• Wđ trọng lượng của đài cọc và đất lấp trên đài. Một cách gần đúng là
Wd = (l × b × hd ) × γ tb = (2,9 × 1,8 × 1,5) × 20 = 156,6( KN )
•
•
•
l×b là kích thước đáy đài l×b=2,9×1,8m;
hd là chiều sâu đáy móng so với mặt đất hđ=1,5m;
γtb là trọng lượng riêng trung bình của các lớp đất.
Từ cơng thức (5.2) ta tính được:
N = N 0 + Wd = 2500 + 156.6 = 2656,6( KN )
Ta có: Tổng toạ độ trọng tâm tiết diện cọc trong hệ toạ độ quán tính chính trung
tâm của các tiết diện cọc ở cao trình đáy đài là
n
4
i =1
i =1
∑ yi 2 =∑ yi 2 =2 × 0,552 + 2 × (−0,55)2 = 1, 21(m2 )
n
4
∑ x =∑ x
i =1
2
i
i =1
=2 × 1,12 + 2 × ( −1,1)2 = 4,84( m 2 )
2
i
Từ công thức (5.1) thay số ta có:
→ Pwi =
2656,6 400 × yi 200 × xi
+
+
4
1, 21
4,84
(*)
Thay toạ độ các cọc vào công thức (*) ta sẽ tính được Pwi tại Bảng 4
N0
Bảng 4 - Số liệu tải trọng tác dụng tại đầu cọc
xi
yi
Pwi (KN)
1
-1.1
0.55
800.51
2
1.1
0.55
891.42
PGS.TS. Phạm Hoàng Anh
11
Bộ môn Công nghệ Xây dựng – Giao thông
ĐỒ ÁN NỀN & MĨNG
-
ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ - ĐHQGHN
3
-1.1
-0.55
436.8
4
1.1
-0.55
527.7
Từ Bảng 4 ta tìm ra Pw max và Pw min:
Ta có:
Pw max = 891, 42 KN
Pw min = 436,88 KN
Pw max = 891, 42 kN <
Pmin > 0
[ P]
= 1001,31 ( kN )
Tất cả các cọc đều chịu nén.
-
Điều kiện kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc:
Pw max + Wc ≤ [ P ]
(5.3)
Trong đó:
•
[P] là sức chịu tải cho phép của cọc. Khi trường hợp momen chủ yếu do
tải trọng tạm thời gây ra, sức chịu tải cho phép của cọc được phép lấy
tăng thêm 20%;
• Pw max là tải trọng làm việc lớn nhất của cọc;
• Wc là trọng lượng bản thân của cọc được tính theo cơng thức
Wc = ( Fc × lc ) × γ bt = 0,1225 × 31 × 25 = 94,94 KN
•
•
•
Fc là diện tích tiết diện của cọc Fc=35×35=0,1225 m2;
lc là chiều dài cọc lc=31m;
γbt là trọng lượng riêng của bê tông cọc (γbt=25kN/m3).
Từ công thức (5.3) ta có:
Pw max + Wc = 891,42 + 94,94 = 986.36 < 1001.3KN
Thoả mãn điều kiện
Kiểm tra theo điều kiện kinh tế:
[ P ] − Pw max ≤ ∆
[ kt ]
[ P]
(5.4)
Trong đó:
•
•
[P] là sức chịu tải cho phép của cọc
Pw max là tải trọng làm việc lớn nhất của cọc;
PGS.TS. Phạm Hồng Anh
12
Bộ mơn Cơng nghệ Xây dựng – Giao thông
ĐỒ ÁN NỀN & MĨNG
•
ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ - ĐHQGHN
[Δkt] mức độ hiệu quả về mặt kinh tế thường lấy bằng 10%
Từ cơng thức (5.4) ta có:
[ P ] − Pw max × 100% = 1001,3 − 891, 42 = 10,97%
1001,3
[ P]
Mức độ hiệu quả tính tốn về mặt kinh tế = 10,97% lớn hơn 10% khơng q nhiều
lên có thể chấp nhận được
Thoả mãn các cọc đều đủ khả năng chịu tải.
2. Tính tốn kiểm tra SCT của nền đất dưới mũi cọc
Giả thiết coi hệ móng là khối quy ước như Hình 3
Hình 3 - Khối móng quy ước
PGS.TS. Phạm Hồng Anh
13
Bộ mơn Cơng nghệ Xây dựng – Giao thông
ĐỒ ÁN NỀN & MĨNG
ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ - ĐHQGHN
2.1. Xác định kích thước của khối móng quy ước (móng tương
đương).
- Góc ma sát trung bình của đất trên chiều dài làm việc của cọc:
n
∑ ϕi .hi
7
∑ϕi .hi
(5.5)
ϕtb = i =1n
= i =17
∑ hi
∑ hi
i =1
i =1
Từ công thức (5.5) ta tính được:
ϕtb =
16, 44 × 1 + 3, 2 × 28, 29 + 1,8 × 12,22 + 5,6 × 13, 2 + 8, 4 × 12, 22 + 7,9 × 10,09 + 2,6 × 14, 45
3, 2 + 1,8 + 5,6 + 8, 4 + 7,9 + 2,6 + 1
= 13.860
Trong đó:
•
•
-
ϕi là góc ma sát trong của lớp đất thứ i mà cọc đi qua
hi là chiều dài đoạn cọc qua lớp i mà cọc đi qua:
Góc huy động(góc mở móng):
ϕtb 13,860
α=
=
= 3,50
4
4
-
Kích thước khối đáy móng cọc tương đương:
Bqu = b + 2 × Lc × tan(α )
Lqu = l + 2 × Lc × tan(α )
(5.6)
Trong đó:
•
•
Lc Chiều dài làm việc của cọc (từ đáy đến mũi cọc) Lc=30,5m
b,l là khích thước theo hai hướng của hình bao ngồi của các hàng cọc
biên.
Từ cơng thức (5.6) ta tính được khối móng quy ước:
Bqu = b + 2 × Lc × tan(α ) = (1,1 + 0,35) + 2 × 30,5 × tan(3,5°) = 5,18m
Lqu = l + 2 × Lc × tan(α ) = (2,2 + 0,35) + 2 × 30,5 × tan(3,5°) = 6,28m
2.2. Sức chịu tải của đất nền dưới mũi cọc.
- Áp lực trung bình tại mức mũi cọc:
ptb =
PGS.TS. Phạm Hồng Anh
N0
+ γ tb × ( Lc + hd )
Lqu × Bqu
(5.7)
14
Bộ môn Công nghệ Xây dựng – Giao thông
ĐỒ ÁN NỀN & MĨNG
ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ - ĐHQGHN
Trong đó:
•
•
•
•
•
N0 là tổng tải trọng thẳng đứng ở cao trình mặt đất N0=250T;
Lqư, Bqư là kích thước khối móng quy ước;
Lc là Chiều dài làm việc của cọc (từ đáy đến mũi cọc) Lc=30,5m;
hđ là Chiều sâu chôn đài;
γtb là trọng lượng riêng trung bình của các lớp đất.
Từ cơng thức (5.7) ta có:
ptb =
N0
2500
+ γ tb × ( Lc + hd ) =
+ 20 × (30,5 + 1,5) = 716,85 ( KN / m 2 )
Lqu × Bqu
6,28 × 5,18
Sức chịu tải của nền dưới mũi cọc:
-
1
pu = × N γ × α1 × γ × b + α 2 × q × N q + α × c × N c
2
(5.8)
Với ϕ=16,40. Tra bảng ta có Nγ=2,5; Nq=4,92; Nc=13,68.
Ta có:
-
5,18
α1 = 1 − 0,2 × 6, 28 = 0,84;
α 2 = 1;
5,18
α 3 = 1 + 0, 2 ×
= 1,16.
6, 28
Trọng lượng thể tích trung bình của các lớp đất từ mặt đất tự nhiên đến mũi cọc
có xét tới chiều dày từng lớp:
n
∑ γ i .hi
7
∑ γ i .hi
(5.9)
γ tb = i =1n
= i =17
∑ hi
∑ hi
i =1
i =1
Từ đó ta có
γ tb =
17 × 3,2 + 18,9 × 1,8 + 18,1 × 5,6 + 18 × 8,4 + 17,5 × 7,9 + 19,1 × 2,6 + 19,8 × 1
3, 2 + 1,8 + 5,6 + 8, 4 + 7, 9 + 2,6 + 1
= 18 ( KN / m 2 )
Áp dụng vào công thức (5.8) ta tính được:
pu =
1
× 2,5 × 0,84 × 19,8 × 5,18 + 1 × 18 × 32 × 4,92 + 1,16 × 16 × 13,68 = 3195 ( KN / m 2 )
2
PGS.TS. Phạm Hồng Anh
15
Bộ mơn Cơng nghệ Xây dựng – Giao thông
ĐỒ ÁN NỀN & MĨNG
⇒ pa =
ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ - ĐHQGHN
pu 3195
=
= 1278 ( KN / m 2 )
Fs
2,5
Vậy ta có ptb < pa, nền đất đủ sức chịu tải.(Thoả mãn)
VI. XÁC ĐỊNH ĐỘ LÚN CỦA MÓNG CỌC
- Tải trọng gây lún ở đáy móng quy ước:
pgl = ptb − γ tb × ( Lc + hd ) = 716,85 − 18 × (30,5 + 1,5) = 140,85( kN / m 2 )
Lqu
Bqu
Với móng hình chữ nhật:
-
=
6,28
= 1,2
5,18
tra bảng ta được ω=0,97
Dự báo lún:
S = pgl × Bqu × ì
1 à2
E0
(6.1)
Trong ú:
ã
ã
ã
ã
E0, 0 l modun bin dng v hệ số poisson của lớp đất dưới mũi cọc;
Bqư là chiều rộng của khối móng quy ước;
ω là hệ số hình dạng của móng;
pgl lực gây lún ở đáy móng khối tương đương.
Từ cơng thức (6.1) ta được:
1− µ2
1 − 0,32
= 140,85 × 5,18 × 0,97 ×
E0
15000
= 0,043( m) ≈ 4,4cm < S gh = 8cm
S = pgl × Bqu × ω ×
=>Thoả mãn
Vậy độ lún của móng cọc đáp ứng thoả mãn yêu cầu kĩ thuật.
VII. TÍNH TOÁN KIỂM TRA CỌC ĐẢM BẢO ĐIỀU KIỆN VẬN
CHUYỂN VÀ CẨU LẮP.
Có 2 loại cọc: 1 loại cọc 7m và 1 loi cc 6m
-
Ti trng phõn b:
q=btìFcì
(7.1)
Trong ú:
ã
ã
q l trng lượng một mét dài cọc;
γbt là trọng lượng riêng của bê tơng γbt= 25kN/m3;
PGS.TS. Phạm Hồng Anh
16
Bộ mơn Cơng nghệ Xây dựng – Giao thông
ĐỒ ÁN NỀN & MĨNG
•
•
ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ - ĐHQGHN
Fc là diện tích tiết diện của cọc Fc=35×35=0,1225 m2;
Với ƞ là hệ số động:
• Khi ƞ =1,6 đối với vận chuyn cc thỡ ti trng phõn b l:
q=ìFcì =25ì0,35ì0,35ì1,6=4,9(KN/m)
ã
Khi ƞ =1,4 đối với cẩu lắp thì tải trọng phân bố là:
q=γ×Fc× ƞ =25×0,35×0,35×1,4=4,29(KN/m)
1. Đối với loại cọc 7m
Đoạn cọc dài 7m bố trí 2 móc
1.1. Khi vận chuyển cọc
Hình 4 - Biểu đồ momen khi vận chuyển
Chọn a sao cho
M 1+ ≈ M 1−
=> a=0,207×lc=0,207×7 =1,5m
qa 2 4,9 × 1,52
=
= 5,51( KN / m)
2
2
qL 2 q × a × Ld 4,9 × 7 2 4,9 × 1,5 × 7
M +1 = d −
=
−
= 4,28( KN / m)
8
2
8
2
M −1 =
Trong đó:
•
•
•
q là trọng lượng một mét dài cọc;
Lđ chiều dài đoạn cọc phân tích Lđ=7m;
a khoảng cách từ đầu cọc đến vị trí móc hoạt động.
1.2. Khi cẩu lắp
Hình 5 - Biểu đồ momen khi cẩu lắp
PGS.TS. Phạm Hoàng Anh
17
Bộ môn Công nghệ Xây dựng – Giao thông
ĐỒ ÁN NỀN & MÓNG
Chọn b sao cho
M −2 =
ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ - ĐHQGHN
M 1+ ≈ M 1−
=> b=0,294×lc=0,294×7=2m
qa 2 4,29 × 22
=
= 9,8( KN / m)
2
2
2
M
+
2
2
qL 2 L − 2b
4,29 × 7 2 7 − 2 × 2
= d × d
=
×
= 9,45( KN / m)
8
L
−
b
8
7
−
2
d
Trong đó:
•
•
•
-
q là trọng lượng một mét dài cọc ;
Lđ chiều dài đoạn cọc phân tích Lđ=7m;
b khoảng cách từ đầu cọc đến vị trí móc hoạt động.
Ta thấy M1<M2 => Trị số momen dương lớn nhất M2 = 9,8 (KN/m)
Dùng M2 để tính tốn
Lấy lớp bảo vệ của cọc là a’=3cm;
Chiều cao làm việc của cốt thép: h0= 35-3=32 cm
Lượng cốt thép dọc trên một mặt của cọc phải thoả mãn điều kiện sau:
Fa ≥
(7.2)
M
0,9 × h0 × Ra
Trong đó:
•
•
•
•
Fa tổng diện tích các thanh cốt thép về một mặt ;
M là momen uốn lớn nhất;
h0 chiều cao làm việc của tiết diện cọc tính như dầm chịu uốn;
Ra là cường độ chịu kéo của thép (-AII) Ra =280MPa.
Khi đó ta có
Fa ≥
M2
9,8
=
= 1, 21(cm2 )
0,9 × h0 × Ra 0,9 × 0,32 × 280000
- Cốt thép dọc chịu momen uốn của cọc là thép (-AII) 3ϕ16 (Fa=6,03 cm2)
Cọc đủ khả năng chịu tải trọng khi vận chuyển và khi cẩu lắp.
1.3. Tính tốn cốt thép làm móc cẩu
Hình 6 - Cọc chịu lực kéo ở móc cẩu trong trường hợp cẩu lắp
-
Lực kéo ở móc cẩu trong trường hợp cẩu lắp cọc:
PGS.TS. Phạm Hồng Anh
18
Bộ mơn Cơng nghệ Xây dựng – Giao thơng
ĐỒ ÁN NỀN & MĨNG
ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ - ĐHQGHN
Fk = q × l
Lực kéo trong một nhánh gần đúng
-
Fk' =
Fk q × l 4,9 × 7
=
=
= 8,575 KN
4
4
4
Coi khi kéo chỉ thép chịu.
Lượng cốt thép của móc cẩu Thép (-AI) cần thiết:
-
Fa =
Fk'
8,575
=
= 0,38cm 2
Ra 225000
Trong đó: Ra là cường độ chịu kéo của thép (-AI) Ra =225MPa.
Chọn thép móc cẩu ϕ12 có Fa=1,13cm2
2. Đối với loại cọc 6m
Đoạn cọc dài 6m bố trí 2 móc
2.1. Khi vận chuyển cọc
Hình 7 - Biểu đồ momen khi vận chuyển
Chọn a sao cho
M 1+ ≈ M 1−
=> a=0,207×lc=0,207×6=1,2m
qa 2 4,9 × 1,22
=
= 3,528( KN / m)
2
2
qL 2 q × a × Ld 4,9 × 6 2 4,9 × 1,2 × 6
M +1 = d −
=
−
= 4,41( KN / m)
8
2
8
2
M −1 =
Trong đó:
•
•
•
q là trọng lượng một mét dài cọc;
Lđ chiều dài đoạn cọc phân tích Lđ=6m;
a khoảng cách từ đầu cọc đến vị trí móc hoạt động.
PGS.TS. Phạm Hồng Anh
19
Bộ môn Công nghệ Xây dựng – Giao thông
ĐỒ ÁN NỀN & MĨNG
ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ - ĐHQGHN
2.2. Khi cẩu lắp
Hình 8 - Biểu đồ momen khi cẩu lắp
Chọn b sao cho
M
−
M
+
2
M 1+ ≈ M 1−
=> b=0,294×lc=0,294×6=1,8m
qa 2 4,29 × 1,82
=
=
= 6,95( KN / m)
2
2
2
2
2
qL 2 L − 2b
4,29 × 62 6 − 2 × 1,8
= d × d
=
×
= 6,3( KN / m)
8
8
6 − 1,8
Ld − b
Trong đó:
•
•
•
-
q là trọng lượng một mét dài cọc;
Lđ chiều dài đoạn cọc phân tích Lđ=6m;
b khoảng cách từ đầu cọc đến vị trí móc hoạt động.
Ta thấy M1<M2 => Trị số moomen dương lớn nhất M2 = 6,95 (KN/m)
Dùng M2 để tính tốn
Lấy lớp bảo vệ của cọc là a’=3cm;
Chiều cao làm việc của cốt thép: h0= 35-3=32 cm
Áp dụng cống thức (7.2) ta tính được lượng cốt thép cần thiết để thoả mãn là:
Fa ≥
-
M2
6,95
=
= 0,86(cm 2 )
0,9 × h0 × Ra 0,9 × 0,32 × 280000
Cốt thép dọc chịu momen uốn của cọc là thép (-AII) 3ϕ16 (Fa=6,03 cm2)
Cọc đủ khả năng chịu tải trọng khi vận chuyển và khi cẩu lắp.
PGS.TS. Phạm Hồng Anh
20
Bộ mơn Cơng nghệ Xây dựng – Giao thông
ĐỒ ÁN NỀN & MĨNG
ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ - ĐHQGHN
2.3. Tính tốn cốt thép làm móc cẩu
Hình 9 - Cọc chịu lực kéo ở móc cẩu trong trường hợp cẩu lắp
-
Lực kéo ở móc cẩu trong trường hợp cẩu lắp cọc
Fk = q × l
-
Lực kéo trong một nhánh gần đúng
Fk' =
Fk q × l 4,9 × 6
=
=
= 7,35KN
4
4
4
Coi khi kéo chỉ thép chịu.
-
Lượng cốt thép của móc cẩu Thép (AI) cần thiết:
Fa =
Fk'
7,35
=
= 0,33cm 2
Ra 225000
Trong đó: Ra là cường độ chịu kéo của thép (-AI) Ra =225MPa.
Chọn thép móc cẩu ϕ12 có Fa=1,13cm2
3. Kiểm tra điểu kiện hạn chế của cọc
3.1. Kiểm tra Điều kiện hạn chế:
µ0 < àt =
As
ì 100% < àmax
A
(7.3)
Trong ú:
ã
ã
ã
As l din tớch tiết diện toàn bộ cốt thép dọc chịu lực;
A diện tích tính tốn của tiết diện cọc;
μ0 , μmax là hàm lượng cốt thép tối thiểu và cực đại.
Ta có : rmin=0,288ìb=0,288ì35=10,08cm
l0 =ìl =0,5ì600=300cm
min =
M
l0
= 29,76 à min = 0,1%
rmin
à0 = 2 ì à min = 0,2%
PGS.TS. Phm Hong Anh
21
Bộ môn Công nghệ Xây dựng – Giao thông
ĐỒ ÁN NỀN & MĨNG
ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ - ĐHQGHN
Ta cú hm lng ct thộp cn l:
àt =
As
16,08
ì 100% =
ì 100% = 1,31%
A
35 × 35
Từ cơng thức (7.3) thay số vào ta được hàm lượng cốt thép thoả mãn:
μ0 < μt < μmax
0,2% < 1,31% < 3%
(thoả mãn điều kiện hạn chế )
3.2. Chọn đường kính cốt đai
- Đường kính cốt đai:
Ta có
1
1
φdai ≥ φmax = × 16 = 4mm
⇒ φdai = max(4mm;5mm) = 5mm
4
4
φdai ≥ 5mm
Chọn ϕđai = 6mm
-
Khoảng cách cốt đai
a ≤ k × φmin
Thép AI có: Rsc=225 MPa lấy k=15 và a=500mm
a ≤ k × φmin = 15 × 16 = 240mm
⇒ a = min(240mm;500mm) = 240mm
-
Chọn khoảng cách giữa các cốt đai 150mm
ad ≤ 10 × φ = 10 × 16 = 160mm
- Khoảng cách các cốt đai ở 2 đầu đoạn cọc
Chọn khoảng cách cốt đai giữa 2 đầu cọc là 100mm
PGS.TS. Phạm Hồng Anh
22
Bộ mơn Cơng nghệ Xây dựng – Giao thơng
ĐỒ ÁN NỀN & MĨNG
ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ - ĐHQGHN
VIII. TÍNH TỐN KIỂM TRA CHI TIẾT ĐÀI MĨNG
1. Kiểm tra đâm thủng
1.1. Kiểm tra cột đâm thủng đài theo dạng hình tháp do lực cắt.
Hình 10 – Cọc đâm thủng đài theo dạng hình tháp do lực cắt
-
Tác dụng tải trọng lên cọc:
Pi =
(8.1)
N
nc
Trong đó:
•
•
N là tổng lực dọc ở cao trình đáy đài;
nc là tổng số cọc ở dưới đáy đài.
Pi =
-
N 2656,6
=
= 664,14( KN )
nc
4
Điều kiện đâm thủng:
PGS.TS. Phạm Hồng Anh
23
Bộ mơn Cơng nghệ Xây dựng – Giao thông
ĐỒ ÁN NỀN & MĨNG
ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ - ĐHQGHN
Pdt < Pcdt
(8.2)
Trong đó:
•
Pđt là lực đâm thủng bằng tổng hợp phản lực của cọc nằm ngoài phạm vi
của đáy tháp:
Pdt =
N × n1
nc
(8.3)
Với:
+ N là tổng lực dọc ở cao trình đáy đài;
+ n1 là tổng số cọc nằm ngồi phạm vi đáy hình tháp đâm thủng;
+ nc là tổng số cọc ở dưới đáy đài.
Từ công thức (8.3) ta thay s tớnh c:
Pdt =
ã
N ì n1 2656,6 ì 4
=
= 2656,6( KN ) ≈ 270T
nc
4
(*)
Pcdt Lực chống đâm thủng:
(8.4)
h
h
Pcdt = h0 × Rbt × 2 × 0 × (bc + c2 ) + 0 × (hc + c1 )
c2
c1
Với:
+
+
+
+
Rbt là cường độ tính tốn chịu kéo của bê tông Rbt=0,9 MPa;
h0 là chiều cao làm việc của đài h0 =1m – 0,1m= 0,9m;
hc×bc kích thước của cột hc×bc=500×400mm;
c1;c2 là khoảng cách trên mặt bằng từ mép cột đến mép của đáy tháp
đâm thủng c1=0,675m ;c2=0,175m;
cmax = h0 = 0,9m
cmin = 0, 4 × h0 = 0,36
cmin = 0,36 < c1 < cmax = 0,9 ⇒
c2 = 0,175 < cmin ⇒
Ta có
h0 4
=
c1 3
h0
= 2,5
c2
Từ (8.4) ta tính được tổng lực kháng cho phép:
4
Pcdt = 2 × 0,9 × 90 × × (0, 4 + 0,175) + 2,5 × (0,5 + 0,675) = 600T
3
PGS.TS. Phạm Hồng Anh
(**)
24
Bộ môn Công nghệ Xây dựng – Giao thông
ĐỒ ÁN NỀN & MĨNG
ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ - ĐHQGHN
Từ (*) và (**) áp dụng công thức (8.2) ta được:
Pđt=270T < Pcdt=600T
Vậy chiều cao đài thoả mãn điều kiện đâm thủng.
1.2. Kiểm tra khả năng hàng cọc chịu lực lớn chọc thủng đài theo tiết
diện nghiêng
Hình 11 - Cọc chọc thủng đài theo tiết diện nghiêng
-
Điều kiện chọc thủng
Pct ≤ Pcct
(8.5)
Trong đó:
•
Pct là lực chọc thủng
Pct = P2 + P4 = 891,42 + 527,78 = 1419,2 KN(***)
•
Pcct là lực chống chọc thủng:
Pcct = 1,5 × Rbt × h0 × b ×
h0
c
(8.6)
Với:
+
+
+
+
Rbt là cường độ tính tốn chịu kéo của bê tông Rbt=0,9 MPa;
h0 là chiều cao làm việc của đài h0 =1m – 0,1m= 0,9m;
b kích thước chiều rộng của đài bc=1,8m;
c hình chiếu của tiết diện nghiêng trên mặt phẳng
PGS.TS. Phạm Hồng Anh
25
Bộ mơn Cơng nghệ Xây dựng – Giao thông
