Tình hình thiết kế móng cọc khoan nhồi

CHƯƠNG III THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI 3.1 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN MÓNG Thiết kế móng khung trục 2 gồm có 6 móng với tải trọng tác dụng lên các móng như sau: Bảng 3.1: Tải trọng tác dụng lên móng Móng Nmax (T) Mtư (T.m) Qmax (T) 2A 379,887 14,695 6,613 2B 647,126 0,118 7,519 2C 478,685 11,450 6,800 2D 473,210 11,364 6,800 2E 651,677 1,411 7,519 2F 404,678 14,524 6,613 3.2 CHỌN VẬT LIỆU VÀ CẤU TẠO CỌC - Chọn đường kính cọc khoan nhồi: D = 0,6m - Diện tích tiết diện ngang thân cọc: - Chu vi tiết diện ngang thân cọc: u = p.D = p.0,6 = 1,885m - Chọn chiều cao đài theo công thức sau: h³2D+10cm = 2x60+10=130cm. Chọn h = 1,5m. - Chiều dài cọc ngoài đài là 27,5m (mũi cọc cắm vào lớp 5 là 6m) - Chọn hàm lượng thép trong cọc m = 0,4 – 0,65%.Chọn 6f18(As =15,27cm2, m = 0,54%). - Đoạn cọc neo vào đài 15cm, đoạn thép neo vào đài 35f = 35x18 = 630mm - Bê tông B25 có: Rb = 14,5MPa = 145 (daN/cm2) = 1450 (T/m2) Rbt = 1,05MPa = 10,5 (daN/cm2) = 105 (T/m2) - Cốt thép AII có: Rs = Rsc = 280MPa = 2800 (daN/cm2) = 28000 (T/m2) 3.3 CHỌN CHIỀU SÂU ĐẶT ĐÀI CỌC - Căn cứ vào tài liệu địa chất chọn lớp đất đặt đài cọc là lớp đất thứ 2, mũi cọc cắm vào lớp đất thứ 5 (lớp cát) - Chiều sâu chôn móng hm tính theo móng cọc đài thấp [14]. Móng cọc đài thấp là móng cọc trong đó các cọc hoàn toàn chỉ chịu nén và không chịu uốn, với tải trọng do cột truyền xuống bao gồm lực đứng N, mômen M và lực ngang H; trong đó lực ngang H được xem là cân bằng với áp lực bị động của đất theo độ sâu đặt móng tối thiểu hmin. Khi tải trọng có mômen M, mômen này được cân bằng với các phản lực trên đầu cọc. Do đó phải có ít nhất là 2 cọc trong đài thì các phản lực này mới tạo nên ngẫu lực với mômen của tải trọng. Vì vậy độ sâu đặt đế đài phải thỏa điều kiện sau: hm³ hmin = (3.1) trong đó: Htt = Qmax = 7,519T; Bm - bề rộng theo phương thẳng góc với lực ngang H, chọn sơ bộ Bm = 5m; g,j - dung trọng và ma sát đất trong phạm vi chiều sâu chôn móng; g = gtc = 1,489 (T/m3); j = jtc = 2014’ hmin = Chọn hm = 1,5m. - Đế đài được đặt ở độ sâu 2m kể từ cốt tầng hầm. Với độ sâu đặt đế đài như trên tải trọng ngang đã tự cân bằng với áp lực bị động của đất. 3.4 XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC 3.4.1 Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liêu làm cọc [16] Sức chịu tải của cọc theo vật liệu xác đinh theo công thức sau: Qv = j(m1m2RbFb + RaFa) (3.2) trong đó: j = 1 - hệ số uốn dọc của cọc, khi móng cọc đài thấp, cọc không xuyên qua bùn, than bùn; Fb - diện tích tiết diện ngang của bê tông cọc, Fb = Fc = 0,283m2; Rb - cường độ chịu nén tính toán của bê tông B25, Rb = 14,5MPa; Ra - cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép AII, Ra = 280MPa; Fa - diện tích tiết diện ngang của cốt thép dọc, Fa = 15,27cm2; m1 = 0,85 - hệ số điều kiện làm việc; m2 = 0,7-hệ số điều kiện làm việc kể đến ảnh hưởng của phương pháp thi công. Qv = 1x(0,85x0,7x145x2830 + 2800x15,27) =286914,25daN = 287T 3.4.2 Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lí của đất nền (Phụ lục A – TCXD 205:1998) - Sức chịu tải cho phép của cọc đơn, theo đất nền tính theo công thức: (3.3) trong đó: ktc - hệ số an toàn, lấy bằng 1,4 Qtc - sức chịu tải tiêu chuẩn tính toán theo đất nền của cọc đơn; Qtc = m(mRqpAp + uSmffili) (3.4) trong đó: m - hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất. Lấy m = 1; mR- hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc. Lấy mR = 1; qp - cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc (T/m2) Ap, u - diện tích tiết diện ngang (m2) và chu vi thân cọc (m) mf - hệ số điều kiện làm việc của đất ở mặt bên của cọc, lấy theo Bảng A.5 - phụ lục A , mf = 0,6 đối với cọc khoan nhồi đổ bê tông trong dung dịch sét; fi – ma sát bên của lớp đất i ở mặt bên của thân cọc (T/m2), lấy theo Bảng A.2 - phụ lục A li - chiều dày của lớp đất thứ i tiếp xúc với mặt bên cọc. - Xác định cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc qp (T/m2) (3.5) trong đó: b, , , - hệ số không thứ nguyên lấy theo Bảng A.6 - phụ lục A với a = 0.44; b = 0.31; , dp - đường kính (m) của cọc nhồi, L = 27,5m - chiều dài cọc (m); - trị tính toán của trọng lượng thể tích đất (T/m3) ở phía dưới mũi cọc có kể đến sự đẩy nổi trong nước, - trị tính toán trung bình của trọng lượng thể tích đất (T/m3) nằm phía trên mũi cọc, có kể đến sự đẩy nổi trong nước Để tính fi ta chia chiều dày lớp đất thành từng lớp với chiều dày li ≤ 2 m như hình vẽ. Hình 3.1. Sơ đồ xác định Zi Bảng 3.2: Xác định sức chịu tải tiêu chuẩn STT Lớp đất mf Zi (m) li (m) fi (T/m2) fili (T/m) 2 Bùn sét B = 1,75 0,6 4,0 2 0,55 1,10 5,75 1,5 0,60 0,90 3 Sét pha lẫn sạn letarit B = 0,22 0,6 7,5 2 5,75 11,50 9,5 2 6,05 12,10 11,5 2 6,318 12,636 13,5 2 6,582 13,164 15,5 2 6,846 13,692 4 Cát pha B = 0,05 0,6 17,5 2 7,55 15,10 19,5 2 7,83 15,66 21,5 2 8,11 16,22 23,5 2 8,39 16,78 5 Cát nhỏ đến trung thô 0,6 25,5 2 8,67 17,34 27,5 2 8,95 17,90 29,5 2 9,23 18,48 Smffili (T/m) 109,543 qp (T/m2) 59,57 Ap (m2) 0,283 u (m) 1,885 Qtc (T) 223,347 Qa (T) 159,533 3.4.3 Xác định sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ của đất nền ( Phụ lục B – TCXD 205 : 1998 ) Sức chịu tải cho phép của cọc tính theo công thức: (3.6) trong đó: Qs - sức chịu tải cực hạn do ma sát; Qp - sức chịu tải cực hạn do sức chống dưới mũi cọc; FSs - hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên, lấy bằng 1,5 – 2 FSp - hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc, lấy bằng 2 – 3 a) Sức chịu tải cực hạn do ma sát bên Qs (3.7) trong đó: u - chu vi ngoài của tiết diện ngang của cọc, u = 1,885 m; li - chiều dày của lớp đất thứ i tiếp xúc với mặt bên cọc; fsi – thành phần ma sát bên tại lớp đất thứ i tác dụng lên cọc, tính theo công thức: (3.8) trong đó: Cai - lực dính giữa thân cọc và đất; jai – góc ma sát giữa cọc và đất nền; Cọc bê tông cốt thép lấy ca = c, ja = j với c, j là lực dính và góc ma sát trong của đất nền; svi - ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng do trọng lượng bản thân cột đất (có xét đến đẩy nổi khi lớp đất nằm dưới mực nước ngầm) Khi không có mực nước ngầm: (3.9) Khi có mực nước ngầm: (3.10) Ks hệ số áp lực ngang trong đất [15], Ks = 1,4.(1 – sinj) (3.11) Bảng 3.3: Sức chịu tải cực hạn do ma sát bên Qs Lớp đất Lớp phân tố Độ sâu Zi (m) li (m) ci (T/m2) ji (độ) gi (T/m3) svi (T/m2) Ks fsi (T/m2) Qsi (T) 2.Bùn sét B = 1,75 1 5,0 2 0,755 2014’ 1,489 8,19 1,345 1,185 4,467 2 6,5 1,5 0,755 2014’ 1,489 9,679 1,345 1,263 3,571 3.Sét pha lẫn sạn letarit B = 0,22 3 8,5 2 0,735 20031’ 1,9929 8,44 0,909 3,606 13,595 4 10,5 2 0,735 20031’ 1,9929 10,425 0,909 4,281 16,140 5 12,5 2 0,735 20031’ 1,9929 12,411 0,909 4,957 18,688 6 14,5 2 0,735 20031’ 1,9929 14,397 0,909 5,632 21,233 7 16,5 2 0,735 20031’ 1,9929 16,383 0,909 6,308 23,781 4.Cát pha B = 0,05 8 18,5 2 2,85 20012’ 2,0142 18,763 0,917 9,180 34,609 9 20,5 2 2,85 20012’ 2,0142 20,791 0,917 9,865 37,191 10 22,5 2 2,85 20012’ 2,0142 22,820 0,917 10,549 39,769 11 24,5 2 2,85 20012’ 2,0142 24,845 0,917 11,232 42,345 5.Cát nhỏ đến trung thô 12 26,5 2 0,49 230 2,0068 26,680 0,853 10,150 38,266 13 28,5 2 0,49 230 2,0068 28,694 0,853 10,879 41,014 14 30,5 2 0,49 230 2,0068 30,707 0,853 11,608 43,762 Qs = SQsi 378,431 b) Sức chịu tải cực hạn do sức chống dưới mũi cọc Qp (3.12) trong đó: Ap - diện tích tiết diện mũi cọc, Ap = 0,283m2 g = gdn = 2,0068 – 1 = 1,0068 T/m3 – dung trọng đất nền dưới mũi cọc; c = 0,49 T/m2 - lực dính đất nền dưới mũi cọc; dp = 0,6m - đường kính cọc; svp - ứng suất theo phương đứng tại độ sâu mũi cọc: svp = Sgihi = 1,846x0,5 + 1,489x6 + 0,9929x10 + 1,0142x8 + 1,0068x6 Σvp = 33,941 (T/m2) Nc, Nq, Ng - hệ số sức chịu tải phụ thuộc chủ yếu vào góc ma sát trong j và hình dạng mũi cọc, tra Bảng 4.1/trang 137 [14] j = 230 Nc = 18.05; Nq = 8.66; Ng = 8.2 Sức chịu tải cho phép của cọc: c) Sức chịu tải của cọc theo các đặc trưng đất nền Qa = min (Qa1 , Qa2) = 159,533 T 3.5 THIẾT KẾ MÓNG 2 – C (M1) Dựa trên mặt bằng móng ta chọn phương án bố trí cho móng cọc trục C và D (nhịp 3m) là móng cọc đài kép. Bảng 3.4: Tải trọng tác dụng lên móng M1 Tải Móng Nmax (T) Mtư (Tm) Qmax (T) Tính toán M1 951,895 31,027 13,6 Tiêu chuẩn M1 827,735 26,890 11,826 Tải tiêu chuẩn = Tải tính toán / 1,15 3.5.1 Xác định số lượng cọc và sơ đồ bố trí cọc trong đài a) Số lượng cọc được xác định sơ bộ - Số lượng cọc được xác định sơ bộ (3.13) trong đó: Ntt = 478,685 T - tải trọng tính toán; Qa = 155,533T - sức chịu tải của cọc; m - hệ số kể đến ảnh hưởng của mômen. Chọn nc = 9 cọc. b) Mặt bằng bố trí cọc trong đài Để các cọc ít ảnh hưởng lẫn nhau, có thể coi là cọc đơn, các cọc được bố trí trong mặt bằng sao cho khoảng cách giữa các tim cọc a ³ 3d = 3x0,6 = 1,8m với d là đường kính cọc và khoảng cách từ tim cọc biên đến mép đài a’ ³ 0,7d = 0,7x0,6 = 0,42m. Hình 3.2. Mặt bằng bố trí cọc trong đài 3.5.2 Kiểm tra tải trọng dọc trục tác dụng lên từng cọc trong nhóm - Tải trọng dọc trục lớn nhất và nhỏ nhất do công trình tác dụng lên cọc trong nhóm ( theo điều 6.1.6 TCXD 205 : 1998 ) được xác định theo công thức: (3.14) trong đó: - mômen tại trọng tâm diện tích tiết diện các cọc trong đài: ; (3.15) - Tải trọng tại trọng tâm đáy móng: (3.16) - trọng lượng tính toán đài và đất phủ lên đài: ; (3.17) gtb = 2 – 2,2 T/m3- giá trị trung bình của trọng lượng riêng đài và đất trên đài. xmax = 1,8m - khoảng cách từ tim cọc biên đến trục y; xi – khoảng cách từ tim cọc i đến trục y, - Trọng lượng cọc: (3.18) Nhận xét: .Cọc đủ khả năng chịu tải. . Cọc chỉ chịu nén. Như vậy, cọc thiết kế đảm bảo khả năng chịu tải trọng công trình, cọc chỉ chịu nén nên không cần kiểm tra cọc chịu lực nhổ. 3.5.3 Tính toán cọc chịu tác dụng của tải trọng ngang (Phụ lục G – TCXD 205 : 1998) a) Tính toán chuyển vị ngang và góc xoay đầu cọc - Tính toán cọc chịu tải trọng ngang (theo biến dạng) nhằm kiểm tra các điều kiện sau đây: (3.19) (3.20) trong đó: - chuyển vị ngang (mét) và góc xoay (radian) của đầu cọc, xác định theo tính toán; - giá trị giới hạn cho phép của chuyển vị ngang và góc xoay của đầu cọc, được qui định trong nhiệm vụ thiết kế nhà và công trình. - Chuyển vị ngang (mét) và góc xoay (radian) của đầu cọc, được xác định theo công thức: (3.21) (3.22) - Các công thức liên quan: (3.23) (3.24) (3.25) (3.26) (3.27) (3.28) trong đó: Eb = 3.106 (T/m2) – môđun đàn hồi của bê tông B25; bc - chiều rộng qui ước của cọc (m), được lấy như sau: + khi d ³ 0,8m thì bc = d + 1m; + khi d < 0,8m thì bc = 1,5d + 0,5m với d = 0,6m < 0,8m bc = 1,5x0,6 + 0,5 = 1,4 m. I – mômen quán tính tiết diện ngang của cọc: (3.29) K - hệ số tỉ lệ (T/m4), phụ thuộc vào loại đất xung quanh cọc và đặc trưng của nó được xác định theo Bảng G.1 – TCXD 205 : 1998. - Khi tính toán cọc chịu tải trọng ngang, thực chất cọc chỉ làm việc với 1 đoạn cọc có chiều dài lah tính từ đáy của đài cọc gọi là chiều sâu ảnh hưởng của nền đất khi cọc chịu lực ngang. Chiều sâu ảnh hưởng được xác định theo công thức thực nghiệm: lah = 2(d + 1) =2 x (0,6 + 1) = 3,2 m (3.30) Chiều sâu ảnh hưởng nằm ở lớp đất thứ 2 nên hệ số tỷ lệ K = 50 T/m4 - Hệ số biến dạng: - A0, B0, C0 – các hệ số không thứ nguyên lấy theo Bảng G.2 – TCXD 205:1998 phụ thuộc vào chiều sâu tính đổi của phần cọc trong đất Le (3.31) Tra Bảng G.2 với Le = 8,775 > 4 và cọc tựa lên đất, ta được: A0 = 2.441; B0 = 1.621; C0 = 1.751 - Chuyển vị ngang của tiết diện bởi lực H0 = Qctt = 1T: - Góc xoay của tiết diện bởi mômen M0 = Mctt = 1T.m: - Chuyển vị ngang và góc xoay của tiết diện bởi mômen M0 = MCtt = 1Tm và lực ngang H0 = QCtt = 1T: - y0 và - chuyển vị ngang và góc xoay của tiết diện ngang cọc tại cao trình đáy đài (đài thấp); - H0, H – giá trị tính toán của lực cắt tại đầu cọc, lấy H0 = H = QCtt; - M0, M – giá trị tính toán của mômen tại đầu cọc, lấy M0 = Mng + Qcttxl0; - l0 - chiều dài đoạn cọc (m) từ đáy đài đến mặt đất, cọc đài thấp l0 = 0; - Do cọc được ngàm cứng vào đài cọc và loại trừ khả năng xoay của đầu cọc (). Lúc này trong tính toán phải tính đến mômen ngàm Mng tác dụng tại chỗ gặp nhau của cọc và đài: Với QCtt = Qtt/nc = 13,6/9 = 1,511 T. - Chuyển vị ngang y0 (m) tại cao trình đáy đài y0 = QCttdHH + MngdHM (3.32) = 1,511x3,7.10-3 – 4,317x8.10-4 = 0,0021m - Chuyển vị ngang của đầu cọc .Như vậy cọc thoả mãn điều kiện chuyển vị ngang. - Kiểm tra lại chuyển vi xoay của đầu cọc (3.33) Giá trị chuyển vị xoay của đầu cọc gần bằng 0. Điều này nói lên việc tính toán đã làm đúng. b) Xác định Mômen uốn trong tiết diện cọc - Mômen uốn Mz (Tm) trong tiết diện cọc được tính theo công thức sau: (3.34) trong đó: A3, B3, C3, D3 – Các hệ số lấy theo Bảng G.3 – TCXD 205 : 1998; Ze - chiều sâu tính đổi: Ze = abd.z (m); (3.35) Z - chiều sâu thực tế vị trí tiết diện cọc trong đất tính từ đáy đài cọc đối với cọc đài thấp (m); Các thông số còn lại có ý nghĩa như đã trình bày ở trên. Bảng 3.5: Mômen uốn Mz dọc thân cọc Ze (m) Z (m) A3 B3 C3 D3 MZ (Tm) 0 0,1 0,2 0,3 0 0 0 1 0 -4,317 0,308 0 0 1 0,1 -3,852 0,615 -0,001 0 1 0,2 -3,391 0,923 -0,005 -0,001 1 0,3 -2,944 0,4 0,5 0,6 0,7 1,231 -0,011 -0,002 1 0,4 -2,504 1,538 -0,021 -0,005 0,999 0,5 -2,078 1,846 -0,036 -0,011 0,998 0,6 -1,672 2,154 -0,057 -0,020 0,996 0,699 -1,293 0,8 0,9 1,0 2,462 -0,085 -0,034 0,992 0,799 -1,055 2,769 -0,121 -0,055 0,985 0,897 -0,930 3,077 -0,167 -0,083 0,975 0,994 -0,299 1,1 1,2 1,3 1,4 3,385 -0,222 -0,122 0,960 1,090 -0,022 3,692 -0,287 -0,173 0,938 1,183 0,228 4 -0,365 -0,238 0,907 1,273 0,448 4,308 -0,455 -0,319 0,866 1,358 0,637 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 4,615 -0,559 -0,420 0,881 1,437 0,497 4,923 -0,676 -0,543 0,739 1,507 0,937 5,231 -0,808 -0,691 0,646 1,566 1,050 5,538 -0,956 -0,867 0,53 1,612 1,135 5,846 -1,118 -1,074 0,385 1,64 1,201 2,0 2,2 2,4 2,6 6,154 -1,295 -1,314 0,207 1,646 1,243 6,769 -1,693 -1,906 -0,271 1,575 1,282 7,385 -2,141 -2,663 -0,941 1,352 1,230 8 -2,621 -3,6 -1,877 0,917 1,204 2,8 3,0 3,5 4,0 8,615 -3,103 -4,718 -3,408 0,197 2,413 9,231 -3,541 -6 -4,688 -0,891 1,015 10,769 -3,919 -9,544 -10,34 -5,854 0,732 12,301 -1,614 -11,731 -17,919 -15,076 0,394 3.5.4 Tính toán độ lún cho móng a) Xác định kích thước móng khối qui ước - Xác định góc a (3.36) Với là góc ma sát trong tính toán trung bình ở trạng thái giới hạn II - Ta có: lớp đất 2: j = 1022’ l2 = 3,5m lớp đất 3: j = 18035’ l4 = 10m lớp đất 4: j = 15047’ l3 = 8m lớp đất 5: j = 22033’ l5 = 6m - Từ 2 mép cọc hạ 2 đường xiên góc a - Kích thước đáy móng khối qui ước Lqu = Bqu = L’ + 2Lctga = B’ + 2Lctga = 4,1+2x27,5x0,073 = 8,115m (3.37) L’, B’ - khoảng cách giữa 2 mép ngoài của 2 cọc biên theo cả 2 phương, Lc = 27,5m - chiều dài cọc từ đáy đài đến mũi cọc. - Diện tích đáy móng khối qui ước: Fqu = Lqu x Bqu = 8,115x8,115 = 65,853m2 (3.38) Hình 3.3. Móng khối qui ước b) Xác định trọng lượng móng khối qui ước - Trọng lượng riêng của đất nằm dưới mực nước ngầm khi tính ta lấy gdn + Trọng lượng trung bình của đất và đài từ đáy đài trở lên Fqugtbdấthm = 65,853x2x1,5 = 197,559T (3.39) + Trọng lượng đất trong phạm vi từ đáy đài đến đáy móng khối qui ước ( có trừ đi phần thể tích đất bị cọc chiếm chỗ) Sgihi(Fqu - SFc) = (65,853 - 9x0,283)(0,7823x3,5+1,0052x8+0,9779x10+0,9828x6) = 1674,789T (3.40) + Trọng lượng của các cọc là SPc = ncx1,1xFcxLcxgbt= 9x1,1x0,283x27,5x2,5 = 192,617T (3.41) Vậy tổng tải trọng đứng tác dụng tại đáy móng khối qui ước: (3.42) - Mômen tiêu chuẩn tại tâm đáy móng khối qui ước (3.43) c) Kiểm tra áp lực tại đáy móng khối qui ước - Độ lệch tâm (3.44) - Phản lực dưới đáy móng khối qui ước (3.45) - Cường độ tiêu chuẩn của đất ở đáy móng khối qui ước (3.46) trong đó: m1, m2 - các hệ số điều kiện làm việc của đất nền và công trình xác định theo Bảng 15 TCXD 45 : 1978; m1 = 1,2 - Đất cát bão hoà nước; m2 = 1,3 - đất cát bão hoà nước và tỷ số chiều dài / chiều cao công trình, L/H = 55/39,5 = 1,39 < 1,5 Ktc = 1 - hệ số tin cậy (vì các chỉ tiêu cơ lí của đất lấy từ số liệu thí nghiệm thực tế); CII = 0,3115T/m2 A, B, D = f(jII) - tra theo Bảng 14 TCXD 45 : 1978. Đất dưới mũi cọc có jII = 22033’ tra bảng (nội suy) ta được:A = 0.6375, B = 3.5475, D = 6.1425 gII = 0,9828 T/m3 - dung trọng của đất nền dưới mũi cọc có kể đến đẩy nổi, gII’- dung trọng đẩy nổi trung bình của các lớp đất trong móng khối qui ước Hqu = Lc + hm = 27,5 + 1,5 = 29m - Kiểm tra: <1,2= 196,635(T/m2) < = 163,862(T/m2) > 0 Vậy đất nền dưới đáy móng khối qui ước ổn định. 3.5.5 Kiểm tra độ lún móng khối qui ước - Ứng suất do trọng lượng bản thân tại đáy móng khối qui ước: (3.47) - Ứng suất gây lún tại đáy móng khối qui ước (3.48) - Chiều dày lớp đất chịu nén dưới mũi cọc giới hạn tại vi trí có: (3.49) - Chia nền đất dưới đáy móng khối qui ước thành các lớp phân tố có chiều dày . (3.50) - Tính lún theo phương pháp cộng lún từng lớp (3.51) trong đó: b = 0,8 – theo qui phạm; , (3.52) với - ứng suất gây lún ở lớp phân tố thứ i; (3.53) K0 – tra theo Bảng 3.7-[16]- phụ thuộc vào tỷ số Lqu/Bqu = 1 và 2z/Bqu E = 110 (daN/cm2) - môđun biến dạng của lớp đất chịu nén dưới mũi cọc - ứng suất bản thân ở lớp phân tố thứ i, Kết quả tính lún được trình bày trong bảng sau: Bảng 3.6: Tính lún móng M1 Điểm Độ sâu Z (m) 2z/Bqu K0 (T/m2) (T/m2) (T/m2) (T/m2) Si (m) 0 0 0 1 16,29 27,637 5,527 15,964 0,0188 1 1,623 0,4 0,960 15,638 29,218 5,844 14,335 0,0169 2 3,246 0,8 0,800 13,032 30,798 6,160 11,152 0,0135 3 4,869 1,2 0,606 9,871 32,379 6,476 8,593 0,0101 4 6,492 1,6 0,449 7,314 33,960 6,792 5,817 0,0068 5 8,115 2,0 0,336 4,319 35,541 7,108 4,253 0,0050 6 9,738 2,4 0,257 4,187 37,208 7,442 SSi 0,0711 - Tại độ sâu Z = 8,115m từ đáy móng khối qui ước có: sgl = 4,319 (T/m2) < 0,2.sbt = 7,108 (T/m2) nên coi như đất không bị lún nữa. Và độ lún cuối cùng S = 0,0711m = 7,11cm < Sgh = 8cm. Như vậy, móng thiết kế thỏa mãn yêu cầu về độ lún. Hình 3.4.Biểu đồ ứng suất 3.5.6 Tính toán đài cọc a) Kiểm tra chọc thủng Hình 3.5. Tháp đâm thủng Với chiều cao đài cọc đã chọn, tháp chọc thủng 450 từ chân cột trùm ra ngoài các tim cọc, nên không cần kiểm tra điều kiện chọc thủng. b) Tính cốt thép đài cọc * Tính cốt thép phương dọc đài móng. - Xem dầm làm việc như 1 dầm lật ngược với vị trí 2 chân cột là 2 gối tựa lật ngược và tải trọng tác dụng là phản lực của các cọc Pmax = 118,287T. - Nội lực được xác định bằng phần mềm Sap 2000. Hình 3.6.Sơ đồ tính và biểu đồ mômen - Tính cốt thép + Thớ dưới: Mmax = 106,46T.m Diện tích cốt thép: Chọn 28f12 (a = 165mm), As = 31,668cm2. + Thớ trên: Mmax = 159,69T.m Diện tích cốt thép: Chọn 24f16 (a = 190mm), As = 48,264cm2 * Tính cốt thép theo phương ngang đài móng - Thép đặt cho đài để chịu mômen uốn. Coi cánh đài được ngàm vào các tiết diện đi qua chân cộ và bị uốn bởi phản lực các đầu cọc nằm ngoài mặt ngàm qua chân cột - Chọn sơ đồ tính là dầm consol có mặt ngàm tại tiết diện mép cột và tải trọng tác dụng là phản lực của các cọc nằm ngoài mép cột. Sơ đồ tính có dạng như sau: Hình 3.7. Sơ đồ tính xác định mômen tính thép đài cọc - Mô men tại mặt ngàm M = r1(P1+P2+P3) = 1,55x3x118,287 =550,035 (3.54) trong đó: r1 = 1,8 – 0,25 = 1,55m - khoảng cách từ trục cọc 1, 2, 3 đến mép cột; P1 = P2 = P3= Pmax = 118,287T. - Diện tích cốt thép (3.55) Chọn 43f22 (a = 110mm), As = 38,18cm2. Ở đỉnh đài cốt thép đặt theo cấu tạo chọn f12a200. 3.6 THIẾT KẾ MÓNG 2 – E (M2) Bảng 3.7: Tải trọng tác dụng lên móng M2 Tải Móng Nmax (T) Mtư (Tm) Qmax (T) Tính toán M2 651,677 1,411 7,519 Tiêu chuẩn M2 566,676 1,227 6,538 Tải tiêu chuẩn = Tải tính toán / 1,15 3.6.1 Xác định số lượng cọc và sơ đồ bố trí cọc trong đài a) Số lượng cọc được xác định sơ bộ - Số lượng cọc được xác định sơ bộ trong đó: Ntt = 651,677 T - tải trọng tính toán; Qa = 159,533 T - sức chịu tải của cọc; m - hệ số kể đến ảnh hưởng của mômen. Chọn nc = 6 cọc. b) Sơ đồ bố trí cọc trong đài Hình 3.8. Sơ đồ bố trí cọc trong đài 3.6.2 Kiểm tra tải trọng dọc trục tác dụng lên từng cọc trong nhóm - Tải trọng dọc trục lớn nhất và nhỏ nhất do công trình tác dụng lên cọc trong nhóm ( theo điều 6.1.6 TCXD 205 : 1998 ) được xác định theo công thức: trong đó: - mômen tại trọng tâm diện tích tiết diện các cọc trong đài: ; - Tải trọng tại trọng tâm đáy móng: - trọng lượng tính toán đài và đất phủ lên đài: ; gtb = 2 – 2,2 T/m3- giá trị trung bình của trọng lượng riêng đài và đất trên đài. xmax = 1,8m - khoảng cách từ tim cọc biên đến trục y (trục qua trọng tâm và song song với cạnh ngắn của đài) xi – khoảng cách từ tim cọc i đến trục y, - Trọng lượng cọc: Nhận xét: . Cọc đủ khả năng chịu tải. . Cọc chỉ chịu nén. Như vậy, cọc thiết kế đảm bảo khả năng chịu tải trọng công trình, cọc chỉ chịu nén nên không cần kiểm tra cọc chịu lực nhổ. 3.6.3 Tính toán cọc chịu tác dụng của tải trọng ngang (Phụ lục G – TCXD 205 : 1998) a) Tính toán chuyển vị ngang và góc xoay đầu cọc Tính chuyển vị ngang và góc xoay đầu cọc tương tự mục 3.5.3 - Hệ số biến dạng: - A0, B0, C0 – các hệ số không thứ nguyên lấy theo Bảng G.2 – TCXD 205:1998 phụ thuộc vào chiều sâu tính đổi của phần cọc trong đất Le Tra Bảng G.2 với Le = 8,775 > 4 và cọc tựa lên đất, ta được: A0 = 2.441; B0 = 1.621; C0 = 1.751 - Chuyển vị ngang của tiết diện bởi lực H0 = Qctt = 1T: - Góc xoay của tiết diện bởi mômen M0 = Mctt = 1T.m: - Chuyển vị ngang và góc xoay của tiết diện bởi mômen M0 = MCtt = 1Tm và lực ngang H0 = QCtt = 1T: - y0 và - chuyển vị ngang và góc xoay của tiết diện ngang cọc tại cao trình đáy đài (đài thấp); - H0, H – giá trị tính toán của lực cắt tại đầu cọc, lấy H0 = H = QCtt; - M0, M – giá trị tính toán của mômen tại đâu cọc, lấy M0 = Mng + Qcttxl0; - l0 - chiều dài đoạn cọc (m) từ đáy đài đến mặt đất, cọc đài thấp l0 = 0; - Do cọc được ngàm cứng vào đài cọc và loại trừ khả năng xoay của đầu cọc (). Lúc này trong tính toán phải tính đến mômen ngàm Mng tác dụng tại chỗ gặp nhau của cọc và đài: Với QCtt = Qtt/nc = 6,538/6 = 1,09 T. - Chuyển vị ngang y0 (m) tại cao trình đáy đài y0 = QCttdHH + MngdHM = 1,09x3,7.10-3 – 3,114x8.10-4 = 0,0015m - Chuyển vị ngang của đầu cọc .Như vậy cọc thoả mãn điều kiện chuyển vị ngang. - Kiểm tra lại chuyển vi xoay của đầu cọc Giá trị chuyển vị xoay của đầu cọc bằng 0. Điều này nói lên việc tính toán đã làm đúng. b) Xác định Mômen uốn trong tiết diện cọc - Mômen uốn Mz (Tm) trong tiết diện cọc được tính theo công thức sau: trong đó: A3, B3, C3, D3 – Các hệ số lấy theo Bảng G.3 – TCXD 205 : 1998; Ze - chiều sâu tính đổi: Ze = abd.z (m); Z - chiều sâu thực tế vị trí tiết diện cọc trong đất tính từ đáy đài cọc đối với cọc đài thấp (m); Các thông số còn lại có ý nghĩa như đã trình bày ở trên. Bảng 3.8: Mômen uốn Mz dọc thân cọc Ze (m) Z (m) A3 B3 C3 D3 MZ (Tm) 0 0,1 0,2 0,3 0 0 0 1 0 -3,114 0,308 0 0 1 0,1 -2,779 0,615 -0,001 0 1 0,2 -2,446 0,923 -0,005 -0,001 1 0,3 -2,123 0,4 0,5 0,6 0,7 1,231 -0,011 -0,002 1 0,4 -1,806 1,538 -0,021 -0,005 0,999 0,5 -1,498 1,846 -0,036 -0,011 0,998 0,6 -1,205 2,154 -0,057 -0,020 0,996 0,699 -0,930 0,8 0,9 1,0 2,462 -0,085 -0,034 0,992 0,799 -0,668 2,769 -0,121 -0,055 0,985 0,897 -0,427 3,077 -0,167 -0,083 0,975 0,994 -0,210 1,1 1,2 1,3 1,4 3,385 -0,222 -0,122 0,960 1,090 -0,009 3,692 -0,287 -0,173 0,938 1,183 0,174 4 -0,365 -0,238 0,907 1,273 0,335 4,308 -0,455 -0,319 0,866 1,358 0,474 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 4,615 -0,559 -0,420 0,881 1,437 0,376 4,923 -0,676 -0,543 0,739 1,507 0,697 5,231 -0,808 -0,691 0,646 1,566 0,783 5,538 -0,956 -0,867 0,53 1,612 0,848 5,846 -1,118 -1,074 0,385 1,64 0,901 2,0 2,2 2,4 2,6 6,154 -1,295 -1,314 0,207 1,646 0,937 6,769 -1,693 -1,906 -0,271 1,575 0,976 7,385 -2,141 -2,663 -0,941 1,352 0,952 8 -2,621 -3,6 -1,877 0,917 0,948 2,8 3,0 3,5 4,0 8,615 -3,103 -4,718 -3,408 0,197 1,834 9,231 -3,541 -6 -4,688 -0,891 0,838 10,769 -3,919 -9,544 -10,34 -5,854 0,643 12,301 -1,614 -11,731 -17,919 -15,076 0,325 3.6.4 Tính toán độ lún cho móng a) Xác định kích thước móng khối qui ước - Xác định góc a Với là góc ma sát trong tính toán trung bình ở trạng thái giới hạn II - Ta có: lớp đất 2: j = 1022’ l2 = 3,5m lớp đất 3: j = 18035’ l4 = 10m lớp đất 4: j = 15047’ l3 = 8m lớp đất 5: j = 22033’ l5 = 6m - Từ 2 mép cọc hạ 2 đường xiên góc a - Kích thước đáy móng khối qui ước Lqu = L’ + 2Lctga = 4,2 + 2x27,5x0,073 = 8,142m Bqu = B’ + 2Lctga = 2,4 + 2x27,5x0,073 = 6,342m L’, B’ - khoảng cách giữa 2 mép ngoài của 2 cọc biên theo cả 2 phương, Lc = 27m - chiều dài cọc từ đáy đài đến mũi cọc. - Diện tích đáy móng khối qui ước: Fqu = Lqu x Bqu = 8,142 x 6,342 = 51,637m2 Hình 3.9. Móng khối qui ước b) Xác định trọng lượng móng khối qui ước - Trọng lượng riêng của đất nằm dưới mực nước ngầm khi tính ta lấy gdn + Trọng lượng trung bình của đất và đài từ đáy đài trở lên Fqugtbdấthm = 51,637x2x1,5 =154,991T + Trọng lượng đất trong phạm vi từ đáy đài đến đáy móng khối qui ước ( có trừ đi phần thể tích đất bị cọc chiếm chỗ) Sgihi(Fqu - SFc) = (51,637 – 6x0,283)(0,7823x3,5 + 1,0052x8 + 0,9779x10 +0,9828x6) = 1321,159T + Trọng lượng của các cọc là SPc = ncx1,1xFcxLcxgbt = 6x1,1x0,283x27,5x2,5 = 128,412T Vậy tổng tải trọng đứng tác dụng tại đáy móng khối qui ước: - Mômen tiêu chuẩn tại tâm đáy móng khối qui ước c) Kiểm tra áp lực tại đáy móng khối qui ước - Độ lệch tâm - Phản lực dưới đáy móng khối qui ước - Cường độ tiêu chuẩn của đất ở đáy móng khối qui ước trong đó: m1, m2 - các hệ số điều kiện làm việc của đất nền và công trình xác định theo bảng 15 TCXD 45 : 1978; m1 = 1,2 - Đất cát bão hoà nước; m2 = 1,3 - đất cát bão hoà nước và tỷ số chiều dài / chiều cao công trình, L/H = 55/39,5 = 1,39 < 1,5 Ktc = 1 - hệ số tin cậy (vì các chỉ tiêu cơ lí của đất lấy từ số liệu thí nghiệm thực tế) CII = 0,3115T/m2 A, B, D = f(jII) - tra theo Bảng 14 TCXD 45 : 1978 Đất dưới mũi cọc có jII = 22033’ tra bảng (nội suy) ta được: A = 0.6375, B = 3.5475, D = 6.1425 gII = 0,9828 T/m3 - dung trọng của đất nền dưới mũi cọc có kể đến đẩy nổi, gII’- dung trọng đẩy nổi trung bình của các lớp đất trong móng khối qui ước Hqu = Lc + hm = 27,5 + 1,5 = 29m - Kiểm tra: <1,2= 194,555(T/m2) < = 162,129(T/m2) > 0 Vậy đất nền dưới đáy móng khối qui ước ổn định. 3.6.5 Kiểm tra độ lún móng khối qui ước - Ứng suất do trọng lượng bản thân tại đáy móng khối qui ước: - Ứng suất gây lún tại đáy móng khối qui ước - Chiều dày lớp đất chịu nén dưới mũi cọc giới hạn tại vi trí có: - Chia nền đất dưới đáy móng khối qui ước thành các lớp phân tố có chiều dày . - Tính lún theo phương pháp cộng lún từng lớp trong đó: b = 0,8 – theo qui phạm; , với - ứng suất gây lún ở lớp phân tố thứ i; K0 – tra theo Bảng 3.7/trang33-[16] phụ thuộc vào tỷ số Lqu/Bqu = 1,28 và 2z/Bqu E = 110 (daN/cm2) - môđun biến dạng của lớp đất chịu nén dưới mũi cọc - ứng suất bản thân ở lớp phân tố thứ i, Kết quả tính lún được trình bày trong bảng sau: Bảng 3.9: Tính lún móng M2 Điểm Độ sâu Z (m) 2z/Bqu K0 (T/m2) (T/m2) (T/m2) (T/m2) Si (m) 0 0 0 1 15,272 27,637 5,527 13,851 0,0128 1 1,2684 0,4 0,970 14,814 28,884 5,777 12,437 0,0115 2 2,5368 0,8 0,837 12,783 30,130 6,026 9,936 0,0092 3 3,8052 1,2 0,664 10.141 31,377 6,275 7,456 0,0069 4 5,0736 1,6 0,510 7,789 32,623 6,525 5,548 0,0051 5 6,342 2,0 0,393 6,002 33,870 6,774 5,254 0,0048 6 7,6104 2,4 0,295 4,505 35,117 7,023 SSi 0,0503 - Tại độ sâu Z = 6,342m từ đáy móng khối qui ước có: sgi = 6,002 (T/m2) < 0,2.sbt = 6,774 (T/m2) nên coi như đất không bị lún nữa. Và độ lún cuối cùng S = 0,0503m = 5,03cm < Sgh = 8cm. Như vậy, móng thiết kế thỏa mãn yêu cầu về độ lún. Hình 3.10. Biểu đồ ứng suất 3.6.6 Tính toán đài cọc a) Kiểm tra chọc thủng Với chiều cao đài đã chọn như trên, tháp chọc thủng 450 từ chân cột trùm ra ngoài các tim cọc, nên không cần phải kiểm tra điều kiện chọc thủng. Hình 3.11. Tháp đâm thủng b) Tính cốt thép đài cọc Chọn sơ đồ tính là dầm consol có mặt ngàm tại tiết diện mép cột và tải trọng tác dụng là phản lực của các cọc nằm ngoài mép cột. Sơ đồ tính có dạng như sau: Hình 3.12. Sơ đồ tính thép trong đài cọc - Thép đặt cho đài để chịu mômen uốn. Coi cánh đài được ngàm vào các tiết diện đi qua chân cột và bị uốn bởi phản lực các đầu cọc nằm ngoài mặt ngàm đi qua chân cột. - Mômen tại mặt ngàm I – I MI-I = r1 (P1 + P2 + P3) (3.56) trong đó: r1 = 0,6m - khoảng cách từ trục cọc 1, 2, 3 đến mép cột; P1 = P2 = P3 = Pmax = 117,410 (T) MI-I = 0,6x3x120,343 = 211,338(Tm) - Diện tích cốt thép Chọn 24f18 (a =185mm), AS = 63,625cm2. - Mômen tại mặt ngàm II - II MII-II = r2 (P3 + P6) (3.57) trong đó: r2 = 1,45m - khoảng cách từ trục cọc 3 và 6 đến mép cột; P3 = P6 = Pmax = 117,41 (T) MII-II = 1,45x2x117,41 = 340,489(Tm) - Diện tích cốt thép Chọn 26 f 22 (a = 110mm ), AS = 98,826 cm2 Ở đỉnh đài cốt thép đặt theo cấu tạo f12a200. 3.7 THIẾT KẾ MÓNG 2 – F (M3) Bảng 3.10: Tải trọng tác dụng lên móng M3 Tải Móng Nmax (T) Mtư (Tm) Qmax (T) Tính toán M3 404,678 14,524 6,613 Tiêu chuẩn M3 351,894 12,630 5,75 Tải tiêu chuẩn = Tải tính toán / 1,15 3.7.1 Xác định số lượng cọc và sơ đồ bố trí cọc trong đài a) Số lượng cọc được xác định sơ bộ - Số lượng cọc được xác định sơ bộ trong đó: Ntt = 478,685 T - tải trọng tính toán; Qa = 159,533T - sức chịu tải của cọc; m - hệ số kể đến ảnh hưởng của mômen. Chọn nc = 4 cọc. b) Sơ đồ bố trí cọc trong đài Hình 3.13. Sơ đồ bố trí cọc trong đài 3.7.2 Kiểm tra tải trọng dọc trục tác dụng lên từng cọc trong nhóm - Tải trọng dọc trục lớn nhất và nhỏ nhất do công trình tác dụng lên cọc trong nhóm ( theo điều 6.1.6 TCXD 205 : 1998 ) được xác định theo công thức: trong đó: - mômen tại trọng tâm diện tích tiết diện các cọc trong đài: ; - Tải trọng tại trọng tâm đáy móng: - trọng lượng tính toán đài và đất phủ lên đài: ; gtb = 2 – 2,2 T/m3 – giá trị trung bình của trọng lượng riêng đài và đất trên đài. xmax = 0,9m - khoảng cách từ tim cọc biên đến trục y; xi – khoảng cách từ tim cọc i đến trục y, - Trọng lượng cọc: Nhận xét: . Cọc đủ khả năng chịu tải. . Cọc chỉ chịu nén. Như vậy, cọc thiết kế đảm bảo khả năng chịu tải trọng công trình, cọc chỉ chịu nén nên không cần kiểm tra cọc chịu lực nhổ. 3.7.3 Tính toán cọc chịu tác dụng của tải trọng ngang (Phụ lục G – TCXD 205 : 1998) a) Tính toán chuyển vị ngang và góc xoay đầu cọc - Tính chuyển vị ngang và góc xoay đầu cọc tương tự mục 3.5.3 - Hệ số biến dạng: - A0, B0, C0 – các hệ số không thứ nguyên lấy theo bảng G.2 – TCXD 205:1998 phụ thuộc vào chiều sâu tính đổi của phần cọc trong đất Le Tra bảng G.2 với Le = 8,775 > 4 và cọc tựa lên đất, ta được: A0 = 2.441; B0 = 1.621; C0 = 1.751 - Chuyển vị ngang của tiết diện bởi lực H0 = Qctt = 1T: - Góc xoay của tiết diện bởi mômen M0 = Mctt = 1T.m: - Chuyển vị ngang và góc xoay của tiết diện bởi mômen M0 = MCtt = 1Tm và lực ngang H0 = QCtt = 1T: - y0 và - chuyển vị ngang và góc xoay của tiết diện ngang cọc tại cao trình đáy đài (đài thấp); - H0, H – giá trị tính toán của lực cắt tại đầu cọc, lấy H0 = H = QCtt; - M0, M – giá trị tính toán của mômen tại đâu cọc, lấy M0 = Mng + Qcttxl0; - l0 - chiều dài đoạn cọc (m) từ đáy đài đến mặt đất, cọc đài thấp l0 = 0; - Do cọc được ngàm cứng vào đài cọc và loại trừ khả năng xoay của đầu cọc (). Lúc này trong tính toán phải tính đến mômen ngàm Mng tác dụng tại chỗ gặp nhau của cọc và đài: Với QCtt = Qtt/nc = 5,75/4 = 1,438 T. - Chuyển vị ngang y0 (m) tại cao trình đáy đài y0 = QCttdHH + MngdHM = 1,438x3,7.10-3 – 4,109x8.10-4 = 0,002m - Chuyển vị ngang của đầu cọc .Như vậy cọc thoả mãn điều kiện chuyển vị ngang. - Kiểm tra lại chuyển vi xoay của đầu cọc Giá trị chuyển vị xoay của đầu cọc gần bằng 0. Điều này nói lên việc tính toán đã làm đúng. b) Xác định Mômen uốn trong tiết diện cọc - Mômen uốn Mz (Tm) trong tiết diện cọc được tính theo công thức sau: trong đó: A3, B3, C3, D3 – Các hệ số lấy theo bảng G.3 – TCXD 205 : 1998; Ze - chiều sâu tính đổi: Ze = abd.z (m); Z - chiều sâu thực tế vị trí tiết diện cọc trong đất tính từ đáy đài cọc đối với cọc đài thấp (m); Các thông số còn lại có ý nghĩa như đã trình bày ở trên. Bảng 3.11: Mômen uốn Mz dọc thân cọc Ze (m) Z (m) A3 B3 C3 D3 MZ (Tm) 0 0,1 0,2 0,3 0 0 0 1 0 -4,109 0,308 0 0 1 0,1 -3,667 0,615 -0,001 0 1 0,2 -3,228 0,923 -0,005 -0,001 1 0,3 -2,802 0,4 0,5 0,6 0,7 1,231 -0,011 -0,002 1 0,4 -2,384 1,538 -0,021 -0,005 0,999 0,5 -1,978 1,846 -0,036 -0,011 0,998 0,6 -1,592 2,154 -0,057 -0,020 0,996 0,699 -1,230 0,8 0,9 1,0 2,462 -0,085 -0,034 0,992 0,799 -0,885 2,769 -0,121 -0,055 0,985 0,897 -0,569 3,077 -0,167 -0,083 0,975 0,994 -0,285 1,1 1,2 1,3 1,4 3,385 -0,222 -0,122 0,960 1,090 -0,022 3,692 -0,287 -0,173 0,938 1,183 0,216 4 -0,365 -0,238 0,907 1,273 0,448 4,308 -0,455 -0,319 0,866 1,358 0,605 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 4,615 -0,559 -0,420 0,881 1,437 0,471 4,923 -0,676 -0,543 0,739 1,507 0,890 5,231 -0,808 -0,691 0,646 1,566 0,998 5,538 -0,956 -0,867 0,53 1,612 1,078 5,846 -1,118 -1,074 0,385 1,64 1,140 2,0 2,2 2,4 2,6 6,154 -1,295 -1,314 0,207 1,646 1,180 6,769 -1,693 -1,906 -0,271 1,575 1,216 7,385 -2,141 -2,663 -0,941 1,352 1,165 8 -2,621 -3,6 -1,877 0,917 1,134 2,8 3,0 3,5 4,0 8,615 -3,103 -4,718 -3,408 0,197 2,289 9,231 -3,541 -6 -4,688 -0,891 0,958 10,769 -3,919 -9,544 -10,34 -5,854 0,688 12,301 -1,614 -11,731 -17,919 -15,076 0,371 3.7.4 Tính toán độ lún cho móng a) Xác định kích thước móng khối qui ước - Xác định góc a Với là góc ma sát trong tính toán trung bình ở trạng thái giới hạn II - Ta có: lớp đất 2: j = 1022’ l2 = 3,5m lớp đất 3: j = 18035’ l4 = 10m lớp đất 4: j = 15047’ l3 = 8m lớp đất 5: j = 22033’ l5 = 6m - Từ 2 mép cọc hạ 2 đường xiên góc a - Kích thước đáy móng khối qui ước Lqu = Bqu = L’ + 2Lctga = B’ + 2Lctga = 2,4 + 2x27,5x0,073 = 6,342m L’, B’ - khoảng cách giữa 2 mép ngoài của 2 cọc biên theo cả 2 phương, Lc = 27,5m - chiều dài cọc từ đáy đài đến mũi cọc. - Diện tích đáy móng khối qui ước: Fqu = Lqu x Bqu = 6,342 x 6,342 = 40,221m2 Hình 3.14. Móng khối qui ước b) Xác định trọng lượng móng khối qui ước - Trọng lượng riêng của đất nằm dưới mực nước ngầm khi tính ta lấy gdn + Trọng lượng trung bình của đất và đài từ đáy đài trở lên Fqugtbdấthm = 40,221x2x1,5 = 120,663T + Trọng lượng đất trong phạm vi từ đáy đài đến đáy móng khối qui ước ( có trừ đi phần thể tích đất bị cọc chiếm chỗ) Sgihi(Fqu - SFc) = (40,221 – 4x0,283)(0,7823x3,5 + 1,0052x8 + 0,9779x10 + 0,9828x6)= 1018,827T + Trọng lượng của các cọc là SPc = ncx1,1xFcxLcxgbt SPc= 4x1,1x0,283x27,5x2,5 = 84,051T Vậy tổng tải trọng đứng tác dụng tại đáy móng khối qui ước: - Mômen tiêu chuẩn tại tâm đáy móng khối qui ước c) Kiểm tra áp lực tại đáy móng khối qui ước - Độ lệch tâm - Phản lực dưới đáy móng khối qui ước - Cường độ tiêu chuẩn của đất ở đáy móng khối qui ước trong đó: m1, m2 - các hệ số điều kiện làm việc của đất nền và công trình xác định theo Bảng 15 TCXD 45 : 1978;[1] m1 = 1,2 - Đất cát bão hoà nước; m2 = 1,3 - đất cát bão hoà nước và tỷ số chiều dài / chiều cao công trình, L/H = 55/39,5 = 1,39 < 1,5 Ktc = 1 - hệ số tin cậy (vì các chỉ tiêu cơ lí của đất lấy từ số liệu thí nghiệm thực tế); CII = 0,3115T/m2 A, B, D = f(jII) - tra theo Bảng 14 TCXD 45 : 1978 Đất dưới mũi cọc có jII = 22033’ tra bảng (nội suy) ta được: A = 0.6375, B = 3.5475, D = 6.1425 gII = 0,9828 T/m3 - dung trọng của đất nền dưới mũi cọc có kể đến đẩy nổi, gII’- dung trọng đẩy nổi trung bình của các lớp đất trong móng khối qui ước Hqu = Lc + hm = 27 + 2 = 29m - Kiểm tra: <1,2= 194,555(T/m2) < = 162,129(T/m2) > 0 Vậy đất nền dưới đáy móng khối qui ước ổn định. 3.7.5 Kiểm tra độ lún móng khối qui ước - Ứng suất do trọng lượng bản thân tại đáy móng khối qui ước: - Ứng suất gây lún tại đáy móng khối qui ước - Chiều dày lớp đất chịu nén dưới mũi cọc giới hạn tại vi trí có: - Chia nền đất dưới đáy móng khối qui ước thành các lớp phân tố có chiều dày . - Tính lún theo phương pháp cộng lún từng lớp trong đó: b = 0,8 – theo qui phạm; , với - ứng suất gây lún ở lớp phân tố thứ i; K0- tra theo Bảng 3.7/trang33-[16] phụ thuộc vào tỷ số Lqu/Bqu = 1 và 2z/Bqu E = 110 (daN/cm2) - môđun biến dạng của lớp đất chịu nén dưới mũi cọc - ứng suất bản thân ở lớp phân tố thứ i, Kết quả tính lún được trình bày trong bảng sau: Bảng 3.12: Tính lún móng M3 Điểm Độ sâu Z (m) 2z/Bqu K0 (T/m2) (T/m2) (T/m2) (T/m2) Si (m) 0 0 0 1 14,133 27,637 5,527 13,851 0,0128 1 1,2684 0,4 0,960 13,568 28,884 5,777 12,437 0,0115 2 2,5368 0,8 0,800 11,306 30,130 6,026 9,936 0,0092 3 3,8052 1,2 0,606 8,565 31,377 6,275 7,456 0,0069 4 5,0736 1,6 0,449 6,346 32,623 6,525 5,548 0,0051 5 6,342 2,0 0,336 4,749 33,870 6,774 SSi 0,0455 - Tại độ sâu Z = 5,0736m từ đáy móng khối qui ước có: sgi = 6,346 (T/m2) < 0,2.sbt = 6,525 (T/m2) nên coi như đất không bị lún nữa. Và độ lún cuối cùng S = 0,0455m = 4,55cm < Sgh = 8cm. Như vậy, móng thiết kế thỏa mãn yêu cầu về độ lún. Hình 3.15.Biểu đồ ứng suất 3.7.6 Tính toán đài cọc a) Kiểm tra chọc thủng - Chiều cao đài cọc, xác định theo công thức [15]: Chọn h = 2m. Hình 3.16. Tháp đâm thủng b) Tính cốt thép đài cọc Chọn sơ đồ tính là dầm consol có mặt ngàm tại tiết diện mép cột và tải trọng tác dụng là phản lực của các cọc nằm ngoài mép cột. Sơ đồ tính có dạng như sau: Hình 3.17. Sơ đồ tính thép trong đài cọc - Thép đặt cho đài để chịu mô men uốn. Coi cánh đài được ngàm vào các tiết diện đi qua chân cột và bị uốn bởi phản lực các đầu cọc nằm ngoài mặt ngàm đi qua chân cột. - Mô men tại mặt ngàm I – I MI-I = r1(P1 + P2) trong đó: r1 = 0,65m - khoảng cách từ trục cọc 1, 2 đến mép cột; P1 = P2 = Pmax = 113,957T. MI-I = 0,65x2x113,957 = 148,144 T.m - Diện tích cốt thép Chọn 17f18 (a = 165mm), As = 43,265cm2. - Mô men tại mặt ngàm II – II MII-II = r2(P2 + P4) trong đó: r2 = 0,6m - khoảng cách từ trục cọc 2, 4 đến mép cột; P2 = P4 = Pmax = 113,957T MII-II = 0,6x2x113,957 = 136,748 T.m - Diện tích cốt thép: Chọn 16f18 (a = 175mm), Aa = 40,72cm2. Thép cấu tạo chọn f12a200.