Tính móng cọc nhồi

CHƯƠNG VIII TÍNH TOÁN MÓNG CỌC NHỒI 8.1 Ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng. Theo qui phạm có thể coi cọc khoan nhồi có đường kính D > 80cm là cọc nhồi đường kính lớn. Các công trình nhà cao tầng thường có tải trọng truyền xuống móng lớn, với điều kiện địa chất ở Thành Phố Hồ Chí Minh lớp đất tốt nằm ở độ sâu lớn, lại trong vùng dân cư đông đúc, thường là xây chen cho nên cọc khoan nhồi đường kính lớn thường được dùng khá nhiều. Trong xây dựng cầu, cọc khoan nhồi đường kính lớn được ứng dụng làm móng cầu khá nhiều như Cầu Việt Trì, Cầu Mỹ Thuận… 8.1.1 Ưu điểm - Sức chịu tải lớn, có thể đạt hàng chục ngàn KN. - Số lượng cọc cho mỗi móng ít. - Khi thi công không gây chấn động đáng kể nên không ảnh hưởng về phương diện chấn động đối với các công trình lân cận. - Không gây tiếng ồn đáng kể như khi đóng cọc. - Nếu chịu tải đúng tâm thì không có thể không đặt cốt thép cho cọc mà chỉ cần đặt thép chờ để liên kết với đài cọc hoặc với cột do vậy tiết kiệm được thép… Nhược điểm. - Giá thành còn cao so với các loại cọc khác. - Khi thi công, việc giữ thành hố khoan có thể rất khó khăn. - Khi khoan để tạo đường kính cọc khoan nhồi gần móng các nhà đang sử dụng nếu không dùng ống vách đầy đủ hay không không dùng cọc ván để kè neo cẩn thận thì móng công trình lân cận có thể bị hư hỏng. - Chất lượng cọc bê tông không được tốt vỉ không được đầm. Trong thực tế gặp không ít trường hợp cọc nhồi bị khuyết tật trầm trọng. - Khi cọc đã thi công xong nếu phát hiện ra khuyết tật trầm trọng thì việc xử lý gặp rất nhiều khó khăn và rất tốn kém. - Khi cọc nhồi đường kính lớn có chiều dài lớn thì trọng lượng bản thân của cọc tính đến chân cọc sẽ lớn làm tăng tải trọng truyền xuống nền. 8.1.3 Phạm vi ứng dụng Thích hợp với tất cả các loại nền đất, đá. Thích hợp cho móng có tải trọng lớn như: nhà cao tầng có tầng hầm, các công trình cầu. 8.2 Thiết kế móng cọc khoan nhồi đài đơn (móng C-3 và D-3) Theo “ TCXD 205 : 1998 _ Móng cọc_ Tiêu chuẩn thiết kế”. Cọc và móng cọc được phân thành 2 nhóm: Nhóm thứ nhất gồm các tính toán: + Sức chịu tải giới hạn của cọc theo điều kiện đất nền. + Độ bền của vật liệu làm cọc và đài cọc. + Độ ổn định của cọc và móng. Nhóm thứ hai gồm các tính toán: + Độ lún của cọc và móng. + Chuyển vị ngang của cọc và móng. + Hình thành và mở rộng vết nứt trong cọc và đài cọc bằng bê tông cốt thép. 8.2.1 Tải trọng tác dụng lên móng. Tải trọng truyền xuống móng thông qua hệ khung tại vị trí chân cột. Lấy tổ hợp nội lực gây bất lợi nhất cho móng: Nmax - Mxtư - Mytư - Qxtu - Qytu Tải trọng tính móng Cột Loại tải N (kG) My (kG.m) Mx (kG.m) Qx (kG) Qy (kG) C1 Tải trọng tính toán 885290 -115 3527 -320 2550 Tải trọng tiêu chuẩn 769817.39 -100.00 3066.96 -278.26 2217.39 C2 Tải trọng tính toán 863970 1308 3726 890 2700 Tải trọng tiêu chuẩn 751278.26 1137.39 3240.00 773.91 2347.83 C9 Tải trọng tính toán 654740 258 20837 430 8530 Tải trọng tiêu chuẩn 569339.13 224.35 18119.13 373.91 7417.39 C16 Tải trọng tính toán 644050 -14742 597 -8310 450 Tải trọng tiêu chuẩn 560043.48 -12819.13 519.13 -7226.09 391.30 Sơ bộ chọn kích thước tiết diện cọc Chọn cọc khoan nhồi đường kính D = 1(m), mũi cọc nằm trong lớp đất cát tại cao độ -40.0(m), có chiều dài cọc Lc = 33.4(m). Dùng bê tông Mac 300, Rn = 130 (KG/cm2), cột thép AIII có Ra = 3600 (KG/cm2). Diện tích thép 18f20 có m = 0.72% (thỏa theo TCXD 205 : 1998, m ³ 0.4 ¸ 0.65%), các thanh cốt thép dọc được bố trí đều theo chu vi cọc. Chiều cao đài cọc chọn sơ bộ là hđ = 2.0(m). Xác định sức chịu tải của cọc theo độ bền vật liệu làm cọc. (Theo TCXD 195 : 1997) Pvl = (RuFb + RanFa) trong đó: Ru: cường độ tính toán của bê tông cọc nhồi. Vì đổ bê tông cọc nhồi dưới mực nước ngầm và trong dung dịch bùn bentonite (Rn < 60 KG/cm2) nên: (KG/cm2), nên lấy Ru = 60 (KG/cm2). R = 300 (KG/cm2): mác thiết kế của bê tông cọc. Fb: diện tích tiết diện cọc. Ran: cường độ tính toán cốt thép. Sử dụng cốt thép AIII, đường kính f < 28, chọn 18f20 có Fa=56.52(cm2) Ra = Ra’ = 3600 (KG/cm2). giới hạn chảy Rc = 4000(KG/cm2) ( Ran < 2200 (KG/cm2)) (KG/cm2) Do đó lấy Ran =2200 (KG/cm2) Khi đó: Pvl = 60´7853.98 + 2200´56.52 = 595582.9 (KG) Xác định sức chịu tải của cọc theo tính chất cơ lý của đất nền. Theo TCXD 205 : 1998 – Phụ lục A Qtc = m(mR qp Ap + uåmf fi li) trong đó: m: hệ số điều kiện làm việc, m = 1. mR: hệ số diều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc, mR = 1. Ap: diện tích mũi cọc, mf: hệ số điều kiện làm việc của đất ở mặt bên của cọc, lấy theo bảng A.5 phụ lục A, TCXD 205 : 1998. u: chu vi tiết diện ngang cọc, u = pd = 3.14x100 = 314 (cm). qp: cường độ chịu tải của đất ở đầu mũi cọc. - Trường hợp đất dưới mũi cọc là cát: qp = 0.75b(gI’dpAk0 + agILBk0) trong đó: b, Ak0,a, Bk0 : hệ số không thứ nguyên lấy theo bảng A.6 – phụ lục A TCXD 205 : 1998. - Trường hợp đất dưới mũi cọc là sét: qp đươc tra bảng A.7 – phụ lục A TCXD 205 : 1998. - Trường hợp đất dưới mũi cọc là sét: IL= B= -0.152 @ 0 và chiều sâu mũi cọc z = 40(m) từ bảng nội suy ta có qp= 450000 (KG/m2) gI’: trị tính toán của trọng lượng thể tích đất ở phía dưới mũi cọc. gI: trị tính toán trung bình (theo các lớp) của trọng lượng thể tích đất ở phía trên mũi cọc. L: chiều dài cọc. dp: đường kính của cọc nhồi. = 0.918(T/m3) li : chiều dài của lớp đất thứ i (được chia) tiếp xúc với mặt bên cọc. fi: ma sát bên của lớp đất thứ I được chia ( li < 2m) ở mặt bên cọc, lấy theo bảng A.2 – phụ lục A – TCXD 205 : 1998 Lớp đất mfi li(m) Zi(m) fi(KG/m2) mfi.fi.li(KG/m) 2.Sét IL=0.175 0.6 1 7 6000 3600 0.3 7.65 6130 1103.4 3. Cát hạt mịn. 0.6 1 8.3 4430 2658 1 9.3 4530 2718 1 10.3 4630 2778 1 11.3 4730 2838 1 12.3 4830 2898 1 13.3 4930 2958 1 14.3 5030 3018 1 15.3 5130 3078 1 16.3 5230 3138 1 17.3 5330 3198 1 18.3 5430 3258 0.5 19.05 5505 1651.5 4. Cát hạt trung 0.6 1 19.8 7872 4723.2 1 20.8 8012 4807.2 1 21.8 8152 4891.2 1 22.8 8292 4975.2 1 23.8 8432 5059.2 1 24.8 8572 5143.2 1 25.8 8712 5227.2 0.1 26.35 8789 527.34 5.SétIL=0.3125 0.6 1 26.9 6068 3640.8 1 27.9 6163 3697.8 1 28.9 6258 3754.8 1 29.9 6353 3811.8 0.3 30.55 6450 1161 6.Cát hạt mịn 0.6 1 31.2 6696 4017.6 1 32.2 6776 4065.6 1 33.2 6856 4113.6 1 34.2 6936 4161.6 0.3 34.85 6988 1257.84 7.Sét IL= -0.152 0.6 1 35.5 10070 6042 1 36.5 10210 6126 1 37.5 10350 6210 1 38.5 10490 6294 1 39.5 10630 6378 mfi.fi.li(KG/m) 138979.1 qp(KG/m2) 450000 Ap(m2) 0.785398 U(m) 3.141593 Qtc(KG) 790044.8 Qa=Qtc/Ktc=Qtc/1.4 564317.7 Xác định sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ đất nền. Theo TCXD 205 : 1998: Phụ lục B Theo TCXD 205 : 1998 sức chịu tải của cọc bao gồm 2 thành phần: ma sát bên và sức chống dưới mũi cọc. Do cọc đi qua nhiều lớp đất nên công thức được mở rộng thêm: trong đó: FSs: hệ số an toàn dọc thân cọc (FSs = 1.5 – 2.0). FSp: hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc (FSp = 2.0 - 3.0). Qs: sức chịu tải cực hạn do ma sát bên. Qp: sức chịu tải cực hạn dưới mũi cọc. fs: ma sát bên đơn vị giữa cọc và đất. qp:cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc. As:diện tích mặt bên cọc. Ap: diện tích tiết diện dưới mũi cọc. fsi: ma sát bên tại lớp đất thứ i li : chiều dày lớp đất thứ i. u: chu vi cọc. Ma sát trên đơn vị diện tích mặt bên cọc fs tính theo công thức sau: trong đó: ca: lực dính giữa thân cọc và đất, ca = c. ja : góc ma sát giữa cọc và đất nền . : ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng do trọng lượng bản thân cột đất (có xét đẩy nổi khi lớp đất nằm dưới mực nước ngầm) Ks: hệ số áp lực ngang trong đất, với cọc khoan nhồi Ks = 1 – sin ja - khi không có nước ngầm. - lớp đất nằm dưới mực nước ngầm. svi = Cường độ chịu tải dưới mũi cọc tính theo công thức: trong đó: g: trọng lượng thể tích của đất ở độ sâu mũi cọc. d: đường kính tiết diện cọc. c: lực dính đất nền dưới mũi cọc. sVP : ứng suất theo phương thẳng đứng tại độ sâu mũi cọc (KN/m2). - khi không có mực nước ngầm. - khi có mực nước ngầm. - Nc, Nq, Ng: hệ số sức chịu tải, phụ thuộc vào ma sát trong của đất, hình dạng mũi cọc và phương pháp thi công cọc. s0 =(1.940-1)x1.95+(1.923-1)x1.1=2.848 (T/m2) Lớp đất li(m) Zi(m) j(độ) gI(KG/m3) svi(KG/m2) Ksi Ci(KG/m2) fsi(KG/m2) fsi.li(KG/m) 2 1.3 6.5 13.416 1923 3448.25 0.76798 1770 2401.669 3122.1698 3 11.5 13.45 22.595 1935 9424.45 0.615785 420 2835.144 32604.151 4 7.1 22.75 24.375 1932 18109.3 0.587293 280 5098.866 36201.951 5 4.3 28.45 9.659 1876 23301.3 0.832216 3150 6450.406 27736.748 6 4.3 32.75 25.105 1861 27035.85 0.575722 290 7582.892 32606.436 7 5 37.4 18.568 1992 31367 0.68157 4520 11701.47 58507.37 190778.83 Sức chịu tải cực hạn ma sát thành Qs = u.(fsi.li) = 599349.36 Cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc: C = 4520 (KG/m2) ® Nc = 63.5 gđn = 992 (KG/m3) Nq = 10 j = 18.5680 Ng = 2.8 sVP = 31367+(1992-1000)x5/2=33847 (KG/m2) ® Qp = Ap(c. Nc + svp.Nq+ g.d.Ng) = 0.785x(4520x63.5+33847x10+992x1x2.8)=493460 (KG) Sức chịu tải cho phép: Chọn sức chịu tải thiết kế: Pn = min( Pvl, Qtt, Q(b)a) = min( 595582.9; 564317.7; 464161) = 464161(KG). Xác định số cọc, kích thước đài cọc. Giả sử dưới tác dụng của M, N, và Q, mỗi cọc sẽ nhận đươc một lực bằng Pn = 512700 (KG), chọn khoảng cách giữa các cọc là a = 3d = 3x1 = 3 m, thì trên mỗi một phần diện tích đáy đài trong phạm vi một cọc sẽ xuất hiện lực phân bố: Sơ bộ tính diện tích đáy đài: N0tt = Ntt + nFđài h Xác định số lượng cọc theo công thức: Kết quả tính toán được lập thành bảng sau: Cột Ptt (kG/m2) qtt (kG/m2) gtb (kG/m3) h (m) Ntt (kG) Fđài (m2) N0tt (kG) b ntt (cọc) Chọn cọc C1 512700 56966.7 2000 3.05 885290 17.62 1003489 1.2 2.35 4 C2 512700 56966.7 2000 3.05 863970 17.19 979323 1.2 2.29 4 C9 512700 56966.7 2000 3.05 654740 13.03 742157 1.2 1.74 2 C16 512700 56966.7 2000 3.05 644050 12.82 730040 1.2 1.71 2 Mặt bằng bố trí và tọa độ cọc đài đơn cho móng M1, M2. Móng M1: dưới chân cột C1, C2. Móng M2: dưới chân cột C9, C16. Diện tích thực tế của đài cọc: M1: Fđài = bxl = 4.2 x 4.2 = 17.64 (cm2) M2: Fđài = bxl = 3x4 = 12 (cm2) Trọng lượng thực tế của đài và đất trên đài: M1: Nđài+đất = n.Fđài.h. = 1.1x17.64´3.05´2000 = 118364.4 (KG) M2: Nđài+đất = n.Fđài.h. = 1.1x12´3.05´2000 = 80520 (KG) Lực dọc tính toán thực tế tính đến cốt đáy đài: No1tt = N1tt + Nđài+đât Moment tính toán xác định tương ứng với trọng tâm diện tích tiết diện các cọc tại đáy đài: M0xtt = Mxtt + Qytt ´ hđ M0ytt = Mytt + Qxtt ´ hđ Kết quả được lập thành bảng sau: Cột Phương Mtt (kG.m) Qtt (kG) hđ (m) M0tt (kG.m) Ntt (kG) N0tt (kG) C1 X 3527 -320 2 8627 885290 1003654 Y -115 2550 2 -755 C2 X 3726 890 2 9126 863970 982334 Y 1308 2700 2 3088 C9 X 20837 430 2 37897 654740 773104 Y 258 8530 2 1118 C16 X 597 -8310 2 1497 644050 762414 Y -14742 450 2 -31362 Lực truyền xuống đầu cọc: Kết quả tính toán được lập thành bảng sau: Cột C1: Cọc Tọa độ X Tọa độ Y Số cọc X2 (m) åX2 (m2) Y2 (m) åY2 (m2) N0tt (kG) M0xtt (kGm) Moytt (kGm) Pi (kG) 1 -1.05 -1.05 4 1.1025 4.41 1.1025 4.41 1003654 8627 -755 249039 2 1.05 -1.05 1.1025 1.1025 248680 3 -1.05 1.05 1.1025 1.1025 253147 4 1.05 1.05 1.1025 1.1025 252788 Pttmax (kG) 253147 Pttmin (kG) 248680 Ptb (kG) 250914 Cột C2: Cọc Tọa độ X Tọa độ Y Số cọc X2 (m) åX2 (m2) Y2 (m) åY2 (m2) N0tt (kG) M0xtt (kGm) Moytt (kGm) Pi (kG) 1 -1.05 -1.05 4 1.1025 4.41 1.1025 4.41 982334 9126 3088 242676 2 1.05 -1.05 1.1025 1.1025 244146 3 -1.05 1.05 1.1025 1.1025 247021 4 1.05 1.05 1.1025 1.1025 248492 Pttmax (kG) 248492 Pttmin (kG) 242676 Ptb (kG) 245584 Cột C9: Cọc Tọa độ X Tọa độ Y Số cọc X2 (m) åX2 (m2) Y2 (m) åY2 (m2) N0tt (kG) M0xtt (kGm) Moytt (kGm) Pi (kG) 1 -1 0 2 1 2 0 0 773104 37897 1118 385993.2 2 1 0 1 0 387111.2 Pttmax (kG) 387111.2 Pttmin (kG) 385993.2 Ptb (kG) 386552.2 Cột C16: Cọc Tọa độ X Tọa độ Y Số cọc X2 (m) åX2 (m2) Y2 (m) åY2 (m2) N0tt (kG) M0xtt (kGm) Moytt (kGm) Pi (kG) 1 -1 0 2 1 2 0 0 762414 1497 -31362 396888.2 2 1 0 1 0 365526.2 Pttmax (kG) 391888.2 Pttmin (kG) 365526.2 Ptb (kG) 381207.2 Pcọc = n.Fcọc.Lc.g = 1.1x0.785x33.4x2500 = 72102.25 (KG). Kiểm tra sức chịu tải cọc theo công thức: Cột C1 có Pttmax + Pcọc = 253147 + 72102.25 = 325249.25(KG) Pmaxtt + Pcọc = 325249.25 (KG) < Qtt = 464161 (KG). Pmintt = 248680 (KG) > 0, do đó không cần kiểm tra điều kiện chống nhổ. Cột C2 có Pmaxtt + Pcọc = 248492+ 72102.25 = 320594.25 (KG). Pmaxtt + Pcọc = 320594.25 (KG)< Qtt = 464161 (KG). Pmintt = 242676 (KG) > 0, do đó không cần kiểm tra điều kiện chống nhổ. Cột C9 có Pmaxtt + Pcọc = 387111.2+ 72102.25 = 459213.45 (KG). Pmaxtt + Pcọc = 459213.45 (KG) < Qtt = 464161 (KG). Pmintt = 385993.2 (KG) > 0, do đó không cần kiểm tra điều kiện chống nhổ. Cột C16 có Pmaxtt + Pcọc = 391888.2+ 72102.25 = 463990.25 (KG). Pmaxtt + Pcọc = 463990.25 (KG) < Qtt = 464161 (KG). Pmintt = 365526.2 (KG) > 0, do đó không cần kiểm tra điều kiện chống nhổ. Tóm lại, điều kiện chịu tải của móng cọc đã được kiểm tra, thỏa mãn và móng làm việc trong điều kiện an toàn. 8.2.7. Tính lún cho móng cọc đài đơn (theo trang thái giới hạn thứ hai). Nền của móng cọc chống biến dạng rất ít, luôn thỏa mãn điều kiện biến dạng, nên không cần phải tính lún. Móng cọc ma sát cần phải kiểm tra điều kiện biến dạng, tức là phải tính lún. Người ta quan niêm rằng nhờ ma sát giữa mặt xung quanh cọc và đất, tải trọng của móng được truyền trên diện tích rộng hơn, xuất phát từ mép ngoài cọc tại đáy đài và nghiêng một góc a được tính như sau: Độ lún của nền móng cọc được tính theo độ lún của nền móng khối qui ước. Khi đó: =20.8414(độ) Kích thước khối móng qui ước: M1 : LM = L + 2 ´ H ´ tga = 4 + 2 ´ 33.4 ´ tg(5.21o) = 10.09 (m) BM = B + 2 ´ H ´ tga = 4 + 2 ´ 33.4 ´ tg(5.21o) = 10.09 (m) M2: LM = L + 2 ´ H ´ tga = 4 + 2 ´ 33.4 ´ tg(5.21o) = 10.09 (m) BM = B + 2 ´ H ´ tga = 3 + 2 ´ 33.4 ´ tg(5.21o) = 9.09 (m) Diện tích đáy khối móng qui ước: M1 : Fqu=LMxBM=10.09x10.09=101.81(m2) M2: Fqu=LMxBM=10.09x9.09=91.72(m2) Xác định khối lượng của khối móng qui ước Trọng lượng đất trong phạm vi từ đáy đài đến đáy khối móng qui ước (có trừ đi phần thể tích đất bị cọc chiếm chổ và có kể cả trọng lượng bản thân cọc). Trọng lượng lớp đất thứ i ( có trừ đi phần thể tích đất bị cọc chiếm chổ). Trọng lượng cọc bê tông cọc trong lớp đất thứ i. Kết quả tính toán được lập thành bảng sau: Khối lượng khối móng qui móng M1. Lớp đất DT khối qui ước (m2) DT cọc ép (m2) hi (m) gi (kG/m3) Piđất (kG) Picọc (kG) Piđcọc Trê đài + đài móng 101.81 0.785 6.5 1000 626048 2 101.81 0.785 1.3 943 118073 17858.8 6736.32 3 101.81 0.785 11.5 939 1040058 157981 59337.8 4 101.81 0.785 7.1 933 638019 97536.3 36400.5 5 101.81 0.785 4.3 882 365284 59071.3 20840.3 6 101.81 0.785 4.3 907 375638 59071.3 21431 7 101.81 0.785 5 995 479167 68687.5 27337.6 å 40 3642287 460206 172084 KLKMQƯ P (kG) P = Piđất + 4Picọc - 4Piđcọc 4794777.094 Khối lượng khối móng qui ước móng M2. Lớp đất DT khối qui ước (m2) DT cọc ép (m2) hi (m) gi (kG/m3) Piđất (kG) Picọc (kG) Piđcọc Trê đài + đài móng 101.81 0.785 6.5 1000 626048 2 101.81 0.785 1.3 943 118073 17858.8 6736.32 3 101.81 0.785 11.5 939 1040058 157981 59337.8 4 101.81 0.785 7.1 933 638019 97536.3 36400.5 5 101.81 0.785 4.3 882 365284 59071.3 20840.3 6 101.81 0.785 4.3 907 375638 59071.3 21431 7 101.81 0.785 5 995 479167 68687.5 27337.6 å 40 3642287 460206 172084 KLKMQƯ P (kG) P = Piđất + 2Picọc - 2Piđcọc 4218531.83 Moment tiêu chuẩn tại tâm đáy khối móng qui ước: Độ lệch tâm: , Cột Phương Mtc (kG.m) Qtc (kG) Ntc (kG) Nqưtc (kG) lcọc (m) hđài (m) M0tc (kG.m) e (m) C1 X 3066.96 278.26 769817.39 4794777 33.4 2 12917.39 0.0006 Y 100.00 2217.39 769817.39 4794777 33.4 2 78595.65 0.0000 C2 X 3240.00 773.91 751278.26 4794777 33.4 2 30636.52 0.0006 Y 1137.39 2347.83 751278.26 4794777 33.4 2 84250.43 0.0002 C9 X 18119.13 373.91 569339.13 4218532 33.4 2 31355.65 0.0038 Y 224.35 7417.39 569339.13 4218532 33.4 2 262800.00 0.0000 C16 X 519.13 7226.09 560043.48 4218532 33.4 2 256322.61 0.0001 Y 12819.13 391.30 560043.48 4218532 33.4 2 26671.30 0.0027 Áp lực tiêu chuẩn ở đáy khối móng qui ước: Cột Phương M0tc (kG.m) e (m) smaxtc (kG/m2) smintc (kG/m2) stbtc (kG/m2) C1 X 12917.39 0.0006 54676.177 54639.18 54657.7 Y 78595.65 0.0000 C2 X 30636.52 0.0006 54501.148 54450.01 54475.6 Y 84250.43 0.0002 C9 X 31355.65 0.0038 52321.118 52070.02 52195.6 Y 262800.00 0.0000 C16 X 256322.61 0.0001 52196.3 52004.69 52100.5 Y 26671.30 0.0027 Cường độ đất nền tại đáy khối móng qui ước. trong đó: ktc = 1 (theo điều 3.39, TCXD : 45 -78). m1 = 1.2; m2 = 1.1 (tra bảng 15, TCXD : 45 – 78). BM = 9.09 (m), HM = 36.55 (m). g6II = 1995 – 1000 = 995 (KG/m3) = 946.783(KG/m3). jII = 18.836 0, tra bảng 14 - TCXD : 45 –78 được: CII = 0.463(KG/cm2) = 4630(KG/m2) Khi đó: = 169605 (KG) 1.2 ´ RM = 1.2x169605 = 203526.01 (KG/m2) C1: smaxtc = 54676.177 (KG/m2) < 1.2 x RM = 203526.01 (KG/m2). stbtc = 54657.7 (KG/m2) < RM = 169605 (KG/m2). C2: smaxtc = 54501.148 (KG/m2) < 1.2 x RM = 203526.01 (KG/m2). stbtc = 54475.6 (KG/m2) < RM = 169605 (KG/m2). C9: smaxtc = 52321.118 (KG/m2) < 1.2 x RM = 203526.01 (KG/m2). stbtc = 52195.6 (KG/m2) < RM = 169605 (KG/m2). C16: smaxtc = 52196.3 (KG/m2) < 1.2 x RM = 203526.01 (KG/m2). stbtc = 52100.5 (KG/m2) < RM = 169605 (KG/m2). Do đó có thể tính toán độ lún của nền đất dưới khối móng qui ước theo quan niệm nền biến dạng đàn hồi tuyến tính. Xác định ứng suất do trọng lượng bản thân đất: STT Độ sâu hi (m) gi (kG/m3) szibt (kG/m2) 1 -3.45 0 1000 0 2 -5.4 1.95 1000 1950 3 -6.6 1.2 1000 3150 4 -7.8 1.2 943 4281.6 5 -19.3 11.5 939 15080.1 6 -26.4 7.1 933 21704.4 7 -30.7 4.3 882 25497 8 -35 4.3 907 29397.1 9 -40 5 995 34372.1 å 36.55 135432.3 Ứng suất gây lún tại đáy móng khối qui ước: Cột C1: sgl = stbtc - sbtz=40m = 54657.7 – 34372.1= 20285.6 (KG/m2) Cột C2: sgl = stbtc - sbtz=40m = 54475.6 – 34372.1= 20103.5 (KG/m2) Cột C9: sgl = stbtc - sbtz=40m = 52195.6 – 34372.1= 17823.5 (KG/m2) Cột C16: sgl = stbtc - sbtz=40m = 52100.5 – 34372.1= 17728.4 (KG/m2) Xác định chiều dày tính lún Hcn theo điều kiện: Xác định ứng suất bản thân đất và ứng suất bên ngoài của cột C1. Độ sâu từ đáy khối qui ước Z (m) Độ sâu từ mặt đất tự nhiên h (m) sbt (kG/m2) LM/BM Z/BM Pgl (kG/m2) k0 sgl (kG/m2) 0.2xsbt (kG/m2) Kiểm tra 0 40 34372.1 1 0.000 20285.6 1 20285.6 6874.42 Không Thỏa 1 41 35367.1 1 0.099 20285.6 0.9802 19883.9 7073.42 Không Thỏa 2 42 36362.1 1 0.198 20285.6 0.9604 19482.3 7272.42 Không Thỏa 3 43 37357.1 1 0.297 20285.6 0.8412 17064.2 7471.42 Không Thỏa 4 44 38352.1 1 0.396 20285.6 0.8016 16260.9 7670.42 Không Thỏa 5 45 39347.1 1 0.496 20285.6 0.6396 12974.7 7869.42 Không Thỏa 6 46 40342.1 1 0.595 20285.6 0.6076 12325.5 8068.42 Không Thỏa 7 47 41337.1 1 0.694 20285.6 0.4698 9530.17 8267.42 Không Thỏa 8 48 42332.1 1 0.793 20285.6 0.4503 9134.61 8466.42 Không Thỏa 9 49 43327.1 1 0.892 20285.6 0.3482 7063.45 8665.42 Thỏa Vậy Hcn = 9 Xác định ứng suất bản thân đất và ứng suất bên ngoài của cột C2. Độ sâu từ đáy khối qui ước Z (m) Độ sâu từ mặt đất tự nhiên h (m) sbt (kG/m2) LM/BM Z/BM Pgl (kG/m2) k0 sgl (kG/m2) 0.2xsbt (kG/m2) Kiểm tra 0 40 34372.1 1 0.000 20103.5 1 20103.5 6874.42 Không Thỏa 1 41 35367.1 1 0.099 20103.5 0.9802 19705.5 7073.42 Không Thỏa 2 42 36362.1 1 0.198 20103.5 0.9604 19307.4 7272.42 Không Thỏa 3 43 37357.1 1 0.297 20103.5 0.8412 16911.1 7471.42 Không Thỏa 4 44 38352.1 1 0.396 20103.5 0.8016 16115 7670.42 Không Thỏa 5 45 39347.1 1 0.496 20103.5 0.6396 12858.2 7869.42 Không Thỏa 6 46 40342.1 1 0.595 20103.5 0.6076 12214.9 8068.42 Không Thỏa 7 47 41337.1 1 0.694 20103.5 0.4698 9444.62 8267.42 Không Thỏa 8 48 42332.1 1 0.793 20103.5 0.4503 9052.61 8466.42 Không Thỏa 9 49 43327.1 1 0.892 20103.5 0.3482 7000.04 8665.42 Thỏa Vậy Hcn = 9 Xác định ứng suất bản thân đất và ứng suất bên ngoài của cột C9. Độ sâu từ đáy khối qui ước Z (m) Độ sâu từ mặt đất tự nhiên h (m) sbt (kG/m2) LM/BM Z/BM Pgl (kG/m2) k0 sgl (kG/m2) 0.2xsbt (kG/m2) Kiểm tra 0 40 34372.1 1.110 0.000 17823.5 1 17823.5 6874.42 Không Thỏa 1 41 35367.1 1.110 0.110 17823.5 0.9833 17525.8 7073.42 Không Thỏa 2 42 36362.1 1.110 0.220 17823.5 0.8983 16010.9 7272.42 Không Thỏa 3 43 37357.1 1.110 0.330 17823.5 0.8626 15374.6 7471.42 Không Thỏa 4 44 38352.1 1.110 0.440 17823.5 0.7161 12763.4 7670.42 Không Thỏa 5 45 39347.1 1.110 0.550 17823.5 0.6852 12212.7 7869.42 Không Thỏa 6 46 40342.1 1.110 0.660 17823.5 0.5497 9797.58 8068.42 Không Thỏa 7 47 41337.1 1.110 0.770 17823.5 0.5264 9382.29 8267.42 Không Thỏa 8 48 42332.1 1.110 0.880 17823.5 0.418 7450.22 8466.42 Thỏa Vậy Hcn = 8 Xác định ứng suất bản thân đất và ứng suất bên ngoài của cột C16. Độ sâu từ đáy khối qui ước Z (m) Độ sâu từ mặt đất tự nhiên h (m) sbt (kG/m2) LM/BM Z/BM Pgl (kG/m2) k0 sgl (kG/m2) 0.2xsbt (kG/m2) Kiểm tra 0 40 34372.1 1.110 0.000 17728.4 1 17728.4 6874.42 Không Thỏa 1 41 35367.1 1.110 0.110 17728.4 0.9833 17432.3 7073.42 Không Thỏa 2 42 36362.1 1.110 0.220 17728.4 0.8983 15925.4 7272.42 Không Thỏa 3 43 37357.1 1.110 0.330 17728.4 0.8626 15292.5 7471.42 Không Thỏa 4 44 38352.1 1.110 0.440 17728.4 0.7161 12695.3 7670.42 Không Thỏa 5 45 39347.1 1.110 0.550 17728.4 0.6852 12147.5 7869.42 Không Thỏa 6 46 40342.1 1.110 0.660 17728.4 0.5497 9745.3 8068.42 Không Thỏa 7 47 41337.1 1.110 0.770 17728.4 0.5264 9332.23 8267.42 Không Thỏa 8 48 42332.1 1.110 0.880 17728.4 0.418 7410.47 8466.42 Thỏa Vậy Hcn = 8 Chia chiều dày Hcn ra 9 phân tố nhỏ đối với lớp đất cột C1, C2, và 8 phân tố nhỏ đối với cột C9, C16. Chiều dày hi = 1(m), thuộc cùng một loại đất. Công thức tính lún: trong đó: hi: chiều dày lớp phân tố thứ i. = 0.8: hệ số nở hông, lấy theo qui phạm. : ứng suất gây lún ở giữa lớp phân tố thứ i. ko : hệ số tra bảng phụ thuộc vào tỉ số LM/BM, và z/BM. E: modun biết dạng trung bình của lớp đất chịu nén dưới mũi cọc. Theo số liệu tại lớp đất thứ 7 có Etb=666940(KG/m2), nhưng trên thực tế kết quả này chưa chính xác do đó cần phải hiệu chỉnh. Tra bảng 2.9, trang 71, sách “Nền Móng Công Trình” của tác giả Châu Ngọc Ẩn, ta được hệ số hiệu chỉnh mk theo hệ số rỗng e như sau: e0 = 0.6, mk = 6. Ethưc tế = mk x Etb = 6 x 666940 = 4001640 (KG/m2). Kết quả tính lún được trình bày trong bảng sau. Tính lún móng cọc theo phương pháp phân tầng cộng lún cho móng cột C1. Điểm Độ sâu z (m) sglzi (kG/m2) sgltb (kG/m2) Ei (kG/m2) hi (m) Si (m) 0 0 20285.60 0 4001640 1 0 1 1 19883.95 20084.77 4001640 1 0.00402 2 2 19482.29 19683.12 4001640 1 0.00394 3 3 17064.25 18273.27 4001640 1 0.00365 4 4 16260.94 16662.59 4001640 1 0.00333 5 5 12974.67 14617.80 4001640 1 0.00292 6 6 12325.53 12650.10 4001640 1 0.00253 7 7 9530.17 10927.85 4001640 1 0.00218 8 8 9134.61 9332.39 4001640 1 0.00187 9 9 7063.45 8099.03 4001640 1 0.00162 S = åSi = 2.6 cm < 8 cm. 0.02606 Tính lún móng cọc theo phương pháp phân tầng cộng lún cho móng cột C2. Điểm Độ sâu z (m) sglzi (kG/m2) sgltb (kG/m2) Ei (kG/m2) hi (m) Si (m) 0 0 20103.50 0 4001640 1 0 1 1 19705.45 19904.48 4001640 1 0.00398 2 2 19307.40 19506.43 4001640 1 0.0039 3 3 16911.06 18109.23 4001640 1 0.00362 4 4 16114.97 16513.01 4001640 1 0.0033 5 5 12858.20 14486.58 4001640 1 0.0029 6 6 12214.89 12536.54 4001640 1 0.00251 7 7 9444.62 10829.76 4001640 1 0.00217 8 8 9052.61 9248.62 4001640 1 0.00185 9 9 7000.04 8026.32 4001640 1 0.0016 S = åSi = 2.58 cm < 8 cm. 0.02582 Tính lún móng cọc theo phương pháp phân tầng cộng lún cho móng cột C9. Điểm Độ sâu z (m) sglzi (kG/m2) sgltb (kG/m2) Ei (kG/m2) hi (m) Si (m) 0 0 17823.50 0 4001640 1 0 1 1 17525.85 17674.67 4001640 1 0.00353 2 2 16010.85 16768.35 4001640 1 0.00335 3 3 15374.55 15692.70 4001640 1 0.00314 4 4 12763.41 14068.98 4001640 1 0.00281 5 5 12212.66 12488.04 4001640 1 0.0025 6 6 9797.58 11005.12 4001640 1 0.0022 7 7 9382.29 9589.93 4001640 1 0.00192 8 8 7450.22 8416.26 4001640 1 0.00168 S = åSi = 2.11 cm < 8 cm. 0.02113 Tính lún móng cọc theo phương pháp phân tầng cộng lún cho móng cột C16. Điểm Độ sâu z (m) sglzi (kG/m2) sgltb (kG/m2) Ei (kG/m2) hi (m) Si (m) 0 0 17728.40 0 4001640 1 0 1 1 17432.34 17580.37 4001640 1 0.00351 2 2 15925.42 16678.88 4001640 1 0.00333 3 3 15292.52 15608.97 4001640 1 0.00312 4 4 12695.31 13993.91 4001640 1 0.0028 5 5 12147.50 12421.40 4001640 1 0.00248 6 6 9745.30 10946.40 4001640 1 0.00219 7 7 9332.23 9538.77 4001640 1 0.00191 8 8 7410.47 8371.35 4001640 1 0.00167 S = åSi = 2.1 cm < 8 cm. 0.02102 8.2.8 Tính toán cọc chịu tác dụng lực ngang. Theo TCXD 205: 1998 Lực ngang Hx,y tác dụng lên đầu cọc ở đáy đài xác định theo công thức: H = Q/nc ( n – số cọc dưới đáy đài) Tải ngang tác dụng lên mỗi đầu cọc. Cột Loại tải Qx (kG) Qy (kG) Hx=Qx/4 Hy=Qy/4 C1 Tính toán -320.00 2550.00 -80.00 637.50 Tiêu chuẩn -278.26 2217.39 -69.57 554.35 C2 Tính toán 890.00 2700.00 222.50 675.00 Tiêu chuẩn 773.91 2347.83 193.48 586.96 C9 Tính toán 430.00 8530.00 107.50 2132.50 Tiêu chuẩn 373.91 7417.39 93.48 1854.35 C16 Tính toán -8310.00 450.00 -2077.50 112.50 Tiêu chuẩn -7226.09 391.30 -1806.52 97.83 Xét cả hai phương x và y: C1: Hx = 80kG < Hy = 637.5kG. C2: Hx = 222.5kG < Hy = 675kG. C9: Hx = 107.5 < Hy = 2132.5kG. C16: Hx = 2077.5kG > Hy = 112.5kG. Do đó ta chỉ cần kiểm tra cọc chịu tải trọng ngang cột C1, C2, C9 là Hx và cõt C16 là Hy là đảm bảo. 8.2.8.1 Kiểm tra điầu kiện chuyển vị ngang đầu cọc. Theo TCXD 205 : 1998 chuyển vị ngang đầu cọc , phải thỏa mãn điều kiện thiết kế sau: Sgh: là giá trị giới hạn cho phép tương ứng chuyển ngang (mm) của đầu cọc được qui định từ nhiệm vụ thiết kế nhà và công trình, ở đây lấy Sgh =10mm. Khi tính toán cọc chịu tải trong ngang, đất xung quanh cọc được xem như môi trường biến dạng tuyến tính, Được đặc trưng bởi hệ số nền CZ (KG/m3), trị số tính toán của CZ được xác định từ kết quả của thí nghiệm, khi không có kết quả thí nghiệm cho phép xác định CZ theo công thức: Cz = K ´ z trong đó: K: hệ số tỉ lệ (KG/m4), được lấy theo bảng G1 – TCXD 205:1998. z: độ sâu của vị trí tiết diện cọc (m), kể từ mặt đất đối với cọc đài cao hoặc kể từ đáy đài đối với cọc đài thấp. Vì cọc chỉ xuyên qua hai lớp đất trong chiều dài ảnh hưởng lah: lah = 2(d+1) = 2(1+1) = 4m Lớp 2 có K1=500000(KG/m4) : Lớp 3 có K2=500000(KG/m4) ; Vậy Theo TCXD 205 : 1998, tất cả các tính toán được thực hiện theo chiều sâu tính đổi của vị trí tiết diện cọc trong đất Ze, và chiều sâu tính đổi hạ cọc trong đất Le, được xác định theo công thức sau: ze = abd ´ z Le = abd ´ L (L = 33.4 m: chiều dài cọc xuyên qua các lớp đất) bc: chiều rộng qui ước của cọc, được lấy như sau: Khi d ³0.8m thì bc = d + 1 (m) Khi d < 0.8m thì bc =1.5d + 0.5 (m) Vì d = 1m > 0.8m nên bc = d + 1(m) = 1 + 1= 2 m K = 500000 (KG/m4). Eb = 2.9 x 109 (KG/m2): môđun đàn hồi ban đầu của cọc bê tông khi nén và kéo. I: mômen quán tính tiết diện ngang của cọc. (m4) Khi đó: ze = 0.371´ z Le = 0.371 ´ 33.4 = 12.395 (m) Tính toán chuyển vị ngang của cọc ở mức đáy đài và góc xoay theo công thức sau: Dn = y0 + y0 ´ l0 + y = yo + trong đó: l0 = 0: vì cọc đài thấp. yo = 0: vì cọc ngàm vào đáy đài. Do đó: Dn = y0 = Ho ´ dHH + Mo ´ dHM H0: giá trị tính toán của lực cắt, T, lấy H0 = H. M0: mômen uốn, T.m, lấy M0 = M + H.l0. dHH : chuyển vị ngang của tiết diện, m/T, bợi lực Ho = 1. dHM : chuyển vị ngang của tiết diện, 1/T, bởi moment Mo =1. dMH : góc xoay của tiết diện, 1/T, bởi lực Ho = 1. dMM : góc xoay của tiết diện, 1/(T.m), bởi moment M0 = 1. Tất cả được xác định theo công thức: Le = 12.395 m, tra bảng G.2 - TCXD 205 : 1998. Ao = 2.441; Bo = 1.621; C0 = 1.751 I = 0.049 m4 abd = 0.371 (1/m) Eb = 2.9x109 (KG/m2) Khi đó:  Mtco = Mtcng : tính theo công thức (G.20) củaTCXD 205 : 1998 (với lo = 0: cọc đài thấp). Dấu trừ cho biết khi lực ngang H hướng từ trái qua phải sẽ truyền mômen lên đầu cọc tại ngàm và mômen này hướng theo chiều ngược kim đồng hồ. * Đối với cột C1 : = 554.35x3.36x10-7 – 1383.45x8.288x10-8 = 7.16x10-5m Δn = 0.07mm < 10mm à Vậy cọc thỏa mãn điều kiện chuyển vị ngang. * Đối với cột C2 : = 586.96x3.36x10-7 – 1464.83x8.288x10-8 = 7.58x10-5m Δn = 0.075mm < 10mm à Vậy cọc thỏa mãn điều kiện chuyển vị ngang. * Đối với cột C9 : = 1854.35x3.36x10-7 – 4627.778x8.288x10-8 = 2.39x10-4m Δn = 0.239mm < 10mm à Vậy cọc thỏa mãn điều kiện chuyển vị ngang. * Đối với cột C16 : = 1806.52x3.36x10-7 – 4508.41x8.288x10-8 = 2.33x10-4m Δn = 0.233mm < 10mm à Vậy cọc thỏa mãn điều kiện chuyển vị ngang. Xác định áp lực tính toán, moment uốn, lực cắt và lực dọc trong tiết diện cọc Moment, lực cắt trong tiết diện cọc được tính theo công thức (G.17), (G.18) của TCXD 205 : 1998 ( với yo = 0: cọc ngàm cứng vào đài). *Đối với cột C1 ytto = Htty ´ dHH + Mttng ´ dHM = 637.5´3.36´10-7 – 1590.96´8.288´10-8 ytto = 8.234x10-5(m) = 0.0823 (mm) Mz = ´ E ´ I ´ ytto ´ A + Mttng ´ C3 + ; Qz = ´ E ´ I ´ ytto ´ A4 + ´ Mttng ´ C4 + H0 ´ D4; A1, B1, C1 và D1 A3, B3, C3 và D3 A4, B4, C4và D4 Các hệ số lấy theo bảng G.3 - TCXD 205:1998 trong đó: ze:chiều sâu tính đổi: (m); z: chiều sâu thực tế vị trí tiết diện cọc trong đất tính từ đáy đài cọc đối với cọc đài thấp (m) H0 = H: Giá trị tính toán của lực cắt Các giá trị Mz, Qz được tính trong bảng sau: Z Ze A3 C3 D3 A4 C4 D4 Mz Qz (m) (m) (KGm) (KG) 0.0000 0 0 1 0 0 0 1 -1590.97 637.50 0.2695 0.1 0 1 0.1 -0.005 0 1 -1419.13 634.51 0.5391 0.2 -0.001 1 0.2 -0.02 0 1 -1248.91 625.56 0.8086 0.3 -0.005 1 0.3 -0.045 -0.001 1 -1083.52 611.22 1.0782 0.4 -0.011 1 0.4 -0.08 -0.003 1 -921.34 591.50 1.3477 0.5 -0.021 0.999 0.5 -0.125 -0.008 0.999 -764.01 566.94 1.6173 0.6 -0.036 0.998 0.6 -0.18 -0.016 0.997 -614.74 537.54 1.8868 0.7 -0.057 0.996 0.699 -0.245 -0.03 0.994 -475.24 505.07 2.1563 0.8 -0.085 0.992 0.799 -0.32 -0.051 0.989 -342.12 469.49 2.4259 0.9 -0.121 0.985 0.897 -0.404 -0.082 0.98 -220.53 431.88 2.6954 1 -0.167 0.975 0.994 -0.499 -0.125 0.967 -111.99 392.24 2.9650 1.1 -0.222 0.96 1.09 -0.603 -0.183 0.946 -11.70 350.98 3.2345 1.2 -0.287 0.938 1.183 -0.716 -0.259 0.917 78.48 309.87 3.5040 1.3 -0.365 0.907 1.273 -0.838 -0.356 0.876 156.89 268.13 3.7736 1.4 -0.455 0.866 1.358 -0.967 -0.479 0.821 223.31 228.63 4.0431 1.5 -0.559 0.811 1.437 -1.105 -0.63 0.747 279.15 188.17 4.3127 1.6 -0.676 0.739 1.507 -1.248 -0.815 0.652 325.65 151.40 4.5822 1.7 -0.808 0.646 1.566 -1.396 -1.036 0.529 362.51 115.05 4.8518 1.8 -0.956 0.53 1.612 -1.547 -1.299 0.374 387.87 81.30 5.1213 1.9 -1.118 0.385 1.64 -1.699 -1.608 0.181 405.91 49.87 5.3908 2 -1.295 0.207 1.646 -1.848 -1.966 -0.057 414.49 20.48 5.9299 2.2 -1.693 -0.271 1.575 -2.125 -2.849 -0.692 412.32 -28.57 6.4690 2.4 -2.141 -0.941 1.352 -2.339 -3.973 -1.592 373.94 -66.68 7.0081 2.6 -2.621 -1.877 0.917 -2.437 -5.355 -2.821 342.96 -92.97 7.5472 2.8 -3.103 -3.108 0.197 -2.346 -6.99 -4.445 288.37 -108.87 8.0863 3 -3.541 -4.688 -0.891 -1.969 -8.84 -6.52 227.51 -114.58 9.4340 3.5 -3.919 -10.34 -5.854 1.074 -13.692 -13.826 83.12 -91.01 10.7817 4 -1.614 -17.92 -15.076 9.244 -15.611 -23.14 6.55 -16.92 Biểu đồ mômen Mz (kG.m) Biểu đồ lực cắt Qz (kG) *Đối với cột C2 ytto = Htty ´ dHH + Mttng ´ dHM = 675´3.36´10--7 – 1684.55´8.288´10--8 ytto = 8.72x10-5 (m) = 0.087 (mm) Mz = ´ E ´ I ´ ytto ´ A + Mttng ´ C3 + ; Qz = ´ E ´ I ´ ytto ´ A4 + ´ Mttng ´ C4 + H0 ´ D4; A1, B1, C1 và D1 A3, B3, C3 và D3 A4, B4, C4và D4 Các hệ số lấy theo bảng G.3 - TCXD 205:1998 trong đó: ze: chiều sâu tính đổi: (m); z: chiều sâu thực tế vị trí tiết diện cọc trong đất tính từ đáy đài cọc đối với cọc đài thấp (m) H0 = H:Giá trị tính toán của lực cắt. Các giá trị Mz, Qz được tính trong sau: Z Ze A3 C3 D3 A4 C4 D4 Mz Qz (m) (m) (KGm) (KG) 0.0000 0 0 1 0 0 0 1 -1684.55 675.00 0.2695 0.1 0 1 0.1 -0.005 0 1 -1502.61 671.84 0.5391 0.2 -0.001 1 0.2 -0.02 0 1 -1322.37 662.37 0.8086 0.3 -0.005 1 0.3 -0.045 -0.001 1 -1147.24 647.22 1.0782 0.4 -0.011 1 0.4 -0.08 -0.003 1 -975.50 626.37 1.3477 0.5 -0.021 0.999 0.5 -0.125 -0.008 0.999 -808.90 600.41 1.6173 0.6 -0.036 0.998 0.6 -0.18 -0.016 0.997 -650.79 569.34 1.8868 0.7 -0.057 0.996 0.699 -0.245 -0.03 0.994 -503.04 535.03 2.1563 0.8 -0.085 0.992 0.799 -0.32 -0.051 0.989 -362.00 497.43 2.4259 0.9 -0.121 0.985 0.897 -0.404 -0.082 0.98 -233.17 457.70 2.6954 1 -0.167 0.975 0.994 -0.499 -0.125 0.967 -118.12 415.83 2.9650 1.1 -0.222 0.96 1.09 -0.603 -0.183 0.946 -11.77 372.25 3.2345 1.2 -0.287 0.938 1.183 -0.716 -0.259 0.917 83.89 328.83 3.5040 1.3 -0.365 0.907 1.273 -0.838 -0.356 0.876 167.13 284.76 3.7736 1.4 -0.455 0.866 1.358 -0.967 -0.479 0.821 237.70 243.07 4.0431 1.5 -0.559 0.811 1.437 -1.105 -0.63 0.747 297.12 200.37 4.3127 1.6 -0.676 0.739 1.507 -1.248 -0.815 0.652 346.67 161.59 4.5822 1.7 -0.808 0.646 1.566 -1.396 -1.036 0.529 386.07 123.25 4.8518 1.8 -0.956 0.53 1.612 -1.547 -1.299 0.374 413.33 87.66 5.1213 1.9 -1.118 0.385 1.64 -1.699 -1.608 0.181 432.87 54.55 5.3908 2 -1.295 0.207 1.646 -1.848 -1.966 -0.057 442.45 23.57 5.9299 2.2 -1.693 -0.271 1.575 -2.125 -2.849 -0.692 441.25 -28.08 6.4690 2.4 -2.141 -0.941 1.352 -2.339 -3.973 -1.592 401.84 -68.21 7.0081 2.6 -2.621 -1.877 0.917 -2.437 -5.355 -2.821 370.37 -95.95 7.5472 2.8 -3.103 -3.108 0.197 -2.346 -6.99 -4.445 313.90 -112.88 8.0863 3 -3.541 -4.688 -0.891 -1.969 -8.84 -6.52 250.66 -119.31 9.4340 3.5 -3.919 -10.34 -5.854 1.074 -13.692 -13.826 98.81 -97.47 10.7817 4 -1.614 -17.92 -15.076 9.244 -15.611 -23.14 11.35 -27.40 Biểu đồ mômen Mz (kG.m) Biểu đồ lực cắt Qz (kG) *Đối với cột C9 ytto = Htty ´ dHH + Mttng ´ dHM = 2132.5´3.36´10--7 – 5321.94´8.288´10--8 ytto = 2.75x10-4(m) = 0.275 (mm) Mz = ´ E ´ I ´ ytto ´ A + Mttng ´ C3 + ; Qz = ´ E ´ I ´ ytto ´ A4 + ´ Mttng ´ C4 + H0 ´ D4; A1, B1, C1 và D1 A3, B3, C3 và D3 A4, B4, C4và D4 Các hệ số lấy theo bảng G.3 - TCXD 205:1998 trong đó: ze: chiều sâu tính đổi: (m); z: chiều sâu thực tế vị trí tiết diện cọc trong đất tính từ đáy đài cọc đối với cọc đài thấp (m) H0 = H:Giá trị tính toán của lực cắt. Các giá trị Mz, Qz được tính trong sau: Z Ze A3 C3 D3 A4 C4 D4 Mz Qz (m) (m) (KGm) (KG) 0.0000 0 0 1 0 0 0 1 -5321.94 2132.50 0.2695 0.1 0 1 0.1 -0.005 0 1 -4747.14 2122.52 0.5391 0.2 -0.001 1 0.2 -0.02 0 1 -4177.72 2092.59 0.8086 0.3 -0.005 1 0.3 -0.045 -0.001 1 -3624.44 2044.68 1.0782 0.4 -0.011 1 0.4 -0.08 -0.003 1 -3081.91 1978.78 1.3477 0.5 -0.021 0.999 0.5 -0.125 -0.008 0.999 -2555.58 1896.73 1.6173 0.6 -0.036 0.998 0.6 -0.18 -0.016 0.997 -2056.14 1798.51 1.8868 0.7 -0.057 0.996 0.699 -0.245 -0.03 0.994 -1589.40 1690.04 2.1563 0.8 -0.085 0.992 0.799 -0.32 -0.051 0.989 -1143.92 1571.18 2.4259 0.9 -0.121 0.985 0.897 -0.404 -0.082 0.98 -736.99 1445.58 2.6954 1 -0.167 0.975 0.994 -0.499 -0.125 0.967 -373.64 1313.19 2.9650 1.1 -0.222 0.96 1.09 -0.603 -0.183 0.946 -37.83 1175.39 3.2345 1.2 -0.287 0.938 1.183 -0.716 -0.259 0.917 264.20 1038.12 3.5040 1.3 -0.365 0.907 1.273 -0.838 -0.356 0.876 526.96 898.75 3.7736 1.4 -0.455 0.866 1.358 -0.967 -0.479 0.821 749.66 766.90 4.0431 1.5 -0.559 0.811 1.437 -1.105 -0.63 0.747 937.08 631.86 4.3127 1.6 -0.676 0.739 1.507 -1.248 -0.815 0.652 1093.31 509.19 4.5822 1.7 -0.808 0.646 1.566 -1.396 -1.036 0.529 1217.40 387.91 4.8518 1.8 -0.956 0.53 1.612 -1.547 -1.299 0.374 1303.11 275.34 5.1213 1.9 -1.118 0.385 1.64 -1.699 -1.608 0.181 1364.39 170.55 5.3908 2 -1.295 0.207 1.646 -1.848 -1.966 -0.057 1394.16 72.54 5.9299 2.2 -1.693 -0.271 1.575 -2.125 -2.849 -0.692 1389.23 -90.92 6.4690 2.4 -2.141 -0.941 1.352 -2.339 -3.973 -1.592 1263.49 -217.93 7.0081 2.6 -2.621 -1.877 0.917 -2.437 -5.355 -2.821 1162.69 -305.66 7.5472 2.8 -3.103 -3.108 0.197 -2.346 -6.99 -4.445 982.94 -359.04 8.0863 3 -3.541 -4.688 -0.891 -1.969 -8.84 -6.52 781.95 -378.96 9.4340 3.5 -3.919 -10.34 -5.854 1.074 -13.692 -13.826 301.20 -306.77 10.7817 4 -1.614 -17.92 -15.076 9.244 -15.611 -23.14 31.47 -76.81 Biểu đồ mômen Mz (kG.m) Biểu đồ lực cắt Qz (kG) *Đối với cột C16 ytto = Httx ´ dHH + Mttng ´ dHM = 2077.5´3.36´10--7 – 5184.68´8.288´10--8 ytto = 2.68x10-4(m) = 0.268 (mm) Mz = ´ E ´ I ´ ytto ´ A + Mttng ´ C3 + ; Qz = ´ E ´ I ´ ytto ´ A4 + ´ Mttng ´ C4 + H0 ´ D4; A1, B1, C1 và D1 A3, B3, C3 và D3 A4, B4, C4và D4 Các hệ số lấy theo bảng G.3 - TCXD 205:1998 trong đó: ze: chiều sâu tính đổi: (m); z: chiều sâu thực tế vị trí tiết diện cọc trong đất tính từ đáy đài cọc đối với cọc đài thấp (m) H0 = H:Giá trị tính toán của lực cắt. Các giá trị Mz, Qz được tính trong sau: Z Ze A3 C3 D3 A4 C4 D4 Mz Qz (m) (m) (KGm) (KG) 0.0000 0 0 1 0 0 0 1 -5184.68 2077.50 0.2695 0.1 0 1 0.1 -0.005 0 1 -4624.71 2067.78 0.5391 0.2 -0.001 1 0.2 -0.02 0 1 -4069.98 2038.61 0.8086 0.3 -0.005 1 0.3 -0.045 -0.001 1 -3530.97 1991.91 1.0782 0.4 -0.011 1 0.4 -0.08 -0.003 1 -3002.45 1927.70 1.3477 0.5 -0.021 0.999 0.5 -0.125 -0.008 0.999 -2489.71 1847.72 1.6173 0.6 -0.036 0.998 0.6 -0.18 -0.016 0.997 -2003.18 1752.00 1.8868 0.7 -0.057 0.996 0.699 -0.245 -0.03 0.994 -1548.51 1646.29 2.1563 0.8 -0.085 0.992 0.799 -0.32 -0.051 0.989 -1114.57 1530.45 2.4259 0.9 -0.121 0.985 0.897 -0.404 -0.082 0.98 -718.20 1408.02 2.6954 1 -0.167 0.975 0.994 -0.499 -0.125 0.967 -364.30 1278.98 2.9650 1.1 -0.222 0.96 1.09 -0.603 -0.183 0.946 -37.26 1144.67 3.2345 1.2 -0.287 0.938 1.183 -0.716 -0.259 0.917 256.87 1010.86 3.5040 1.3 -0.365 0.907 1.273 -0.838 -0.356 0.876 512.71 875.01 3.7736 1.4 -0.455 0.866 1.358 -0.967 -0.479 0.821 729.50 746.48 4.0431 1.5 -0.559 0.811 1.437 -1.105 -0.63 0.747 911.90 614.82 4.3127 1.6 -0.676 0.739 1.507 -1.248 -0.815 0.652 1063.89 495.22 4.5822 1.7 -0.808 0.646 1.566 -1.396 -1.036 0.529 1184.54 376.97 4.8518 1.8 -0.956 0.53 1.612 -1.547 -1.299 0.374 1267.77 267.20 5.1213 1.9 -1.118 0.385 1.64 -1.699 -1.608 0.181 1327.17 165.01 5.3908 2 -1.295 0.207 1.646 -1.848 -1.966 -0.057 1355.86 69.43 5.9299 2.2 -1.693 -0.271 1.575 -2.125 -2.849 -0.692 1350.33 -90.00 6.4690 2.4 -2.141 -0.941 1.352 -2.339 -3.973 -1.592 1227.02 -213.88 7.0081 2.6 -2.621 -1.877 0.917 -2.437 -5.355 -2.821 1127.96 -299.41 7.5472 2.8 -3.103 -3.108 0.197 -2.346 -6.99 -4.445 951.97 -351.35 8.0863 3 -3.541 -4.688 -0.891 -1.969 -8.84 -6.52 755.37 -370.51 9.4340 3.5 -3.919 -10.34 -5.854 1.074 -13.692 -13.826 286.33 -298.13 10.7817 4 -1.614 -17.92 -15.076 9.244 -15.611 -23.14 27.74 -68.61 Biểu đồ mômen Mz (kG.m) Biểu đồ lực cắt Qz (kG) Từ các giá trị moment trong bảng, ta chọn giá trị moment lớn nhất tại vị trí cọc ngàm vào đài Mngàm = -5321.9 (KGm) để tính cốt thép cho cọc. 8.2.8.3 Kiểm tra độ ổn định của đất nền quanh cọc khi chịu áp lực ngang. Điều kiện không phá hỏng cọc khi chịu áp lực ngang: sz £ sgh sz: áp lực tính toán tại độ sâu Z sz =.ze(yo.A1 - B1 + C1 + D1) Vì Le = 12.395 (m) >2.5 (m), ta kiểm tra điều kiện này tại vị trí: (theo mục G6) Ze = abdz = 0.371 x 2.291 = 0.85 (m) Các giá trị A1, B1, C1, D1 được tra trong bảng G3 của TCXD 205 – 1998 Với Ze = 0.85m tra bảng ta được: A1= 0.996; B1= 0.849; C1= 0.3625; D1= 0.103 Cột C1: = 64.01 (KG/m2) Cột C2: = 74.7 (KG/m2) Cột C9: = 306.52 (KG/m2) Cột C16: = 229.48(KG/m2) sgh: Áp lực giới hạn tại độ sâu Z = 2.291 (m) ) trong đó: h1 = 1 h2: hệ số, kể đến phần tải trọng thường xuyên trong tổng tải trọng, tính theo công thức: Mp: moment do tải trọng thường xuyên, được lấy từ tải trọng bản thân. Mv: moment do tải trọng tạm thời. n : hệ số, lấy bằng 2.5 Để đơn giản trong quá trình tính toán thiên về an toàn ta lấy: Mp = Mv = 0.5 Mtoàn phần h2 == 0.571 Với cọc ép: z = 0.6 Tại vị trí z = 2.291 (m) tính từ đáy đài thuộc lớp đất thứ 2 có các tính chất cơ lý sau: Lớp 2 Lớp 3 : ứng suất có hiệu tại độ sâu z = 2.291x928.71 = 2127.675 KG/m2 sgh = 1×0.571× (2127.652×tg17.7870+0.6×1130) = 3263.572 (KG/m2) => sz= 306.52 (KG/m2) < sgh = 3263.572 (KG/m2) Vậy nền đất quanh cọc không bị phá hỏng khi chịu áp lực ngang. 8.2.9 Tính cốt thép cho đài cọc 8.2.9.1. Kiểm tra điều kiện xuyên thủng. Chiều cao đài cọc được xác định từ điều kiện xuyên thủng. Chiều cao đài cọc xác định sơ bộ ở phần trên: hđ = 2(m) Chiều cao đài cọc phải thỏa mãn điều kiện xuyên thủng, từ mép cột vẽ ra các đường thẳng một góc 45o tạo thành tháp xuyên thủng. Nhận thấy đáy tháp xuyên thủng nằm trùm ra ngoài trục các cọc. Như vậy đài không bị đâm thủng khi mà tháp đâm thủng hình thành với một góc 45o từ mép cột. Ta chỉ kiểm tra điều kiện xuyên thủng khi các cọc nằm ngoài tháp xuyên thủng, như trên hình ta thấy các cọc đều nằm trong tháp xuyên thủng, do đó ta không cần phải kiểm tra. 8.2.9.2 Chọn hđ theo điều kiện chọc thủng (cột chọc thủng đài). - Đối với móng M1. - Đối với móng M2 Vậy chọn hđ = 2m 8.2.9.3. Tính toán cốt thép cho đài cọc. Thép đặt cho đài cọc để chịu moment uốn. Người ta coi cánh đài được ngàm vào tiết diện đi qua chân cột và bị uốn bởi phản lực các đầu cọc nằm ngoài mặt ngàm qua chân cột. Mômen gây uốn móng M1. Mx = (P3+P4)0.65 = (253147.4+252787.9)0.65 = 328857.95 kGm My = (P1+P3)0.65 = (249039.3+253147.4)0.65 = 326421.16 kGm Mômen gây uốn móng M2. Mx = P1x0.65 = 391888.2x0.65 = 254727.33 kGm Dùng vật liệu cho đài: bê tông M300, Rn = 130 (KG/cm2) cốt thép AIII, Ra = 3600(KG/cm2) Diện tích cốt thép được tính toán giống như cấu kiện chịu uốn, kết quả được trình bày cụ thể trong bảng sau: Móng Phương M (kG.cm) b (cm) ho (cm) A a Fa (cm2) Chọn thép Fachọn m (%) Nhận xét M1 X 32885795 420 190 0.017 0.017 48.49 21f18 53.455 0.067 Thỏa Y 32642116 420 190 0.017 0.017 48.12 21f18 53.455 0.067 Thỏa M2 X 25472733 300 190 0.018 0.018 37.58 16f18 41.26 0.054 Thỏa Y 400 190 21f14 32.319 0.057 Thỏa Ngoài thép tính toán trong đài cọc còn bố trí thép cấu tạo nhằm:+ Thỏa mãn điều kiện Fa min ³ 0.05% trong kết cấu bê tông cốt thép. + Giảm ứng suất nhiệt, ngăn cản các ứng suất co ngót phát sinh trong kết cấu bê tông khối lớn.