Tổng quan thiết kế móng cọc ép bê tông cốt thép

CHƯƠNG II THIẾT KẾ MÓNG CỌC ÉP BÊ TÔNG CỐT THÉP 2.1 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN MÓNG Móng khung trục 2 gồm có 6 móng với tải trọng tác dụng lên các móng như sau: Bảng 2.1: 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 2.2 CHỌN VẬT LIỆU VÀ CẤU TẠO CỌC - Chọn cọc có kích thước 35x35cm có diện tích tiết diện ngang thân cọc: Ab = 1225cm2 và chu vi tiết diện ngang thân cọc: u = 4x35 = 140cm. - Hàm lượng cốt thép trong cọc chọn m=0,8%,theo mục 3.3.3b-TCXD 205-1998. - Diện tích cốt thép cọc: As = 0,008x1225= 9,8cm2,chọn 4f18, As = 10,18cm2. - Chiều dài cọc ngoài đài là 23,8m (mũi cọc cắm vào lớp 5 là 2m). - 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) 2.3 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 thoả điều kiện sau: hm³ hmin = (2.1) 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 = 1,2m. - Đế đài được đặt ở độ sâu 1,2m 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. 2.4 XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC 2.4.1 Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liêu làm cọc [16] Sức chịu tải của cọc theo vật liệu xác định theo công thức sau: Qv = j(RbAb + RsAs) (2.2) trong đó: j = 1 - hệ số uốn dọc của cọc, khi móng cọc đài thấp, cọc không xuyên qua bùn, than bùn; Ab - diện tích tiết diện ngang của bê tông cọc, Ab = 0,1225m2; Rb - cường độ chịu nén tính toán của bê tông B25, Rb = 14,5MPa; Rs - cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép AII, Rs = 280MPa; As - diện tích tiết diện ngang của cốt thép dọc, As = 10,18cm2; Qv = 1x(145x1225 + 2800x10,18) = 206129daN = 206,129T 2.4.2 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: (2.3) 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) (2.4) trong đó: m - hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất. Lấy m = 1; mR, mf - hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc và ở xung quanh cọc có kể đến ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc. Do rung và ép cọc vào lớp đất cát nhỏ đến trung thô nên mR = 1.2, mf = 1(Bảng A.3-TCXD 205-1998); qp - cường độ chịu tải tiêu chuẩn của đất dưới mũi cọc (T/m2), với cát nhỏ đến trung thô ở độ sâu đặt mũi cọc 26.5m so với mặt đất tự nhiên. Tra Bảng A.1 – TCXD 205 – 1998, ta được qp = 559 (T/m2); Ap, u - diện tích tiết diện ngang (m2) và chu vi thân cọc (m) fi - ma sát bên của lớp đất i ở mặt bên của thân cọc (T/m2), chia đất nền thành các lớp đồng nhất như hình vẽ (chiều dày mỗi lớp ≤ 2m). Độ sâu zi tính từ mặt đất tự nhiên. Giá trị fsi lấy theo Bảng A.2 - phụ lục A - TCXD 205:1998. li - chiều dày của lớp đất thứ i tiếp xúc với mặt bên cọc, có kể đến sự đẩy nổi trong nước. Hình 2.1. Sơ đồ xác định Zi Bảng 2.2: Xác định sức chịu tải tiêu chuẩn STT Lớp đất mf Zi (m) li (m) fi (T/m2) mffili (T/m) 2 Bùn sét B = 1,75 1 3,7 2 0,55 1,10 5,6 1,8 0,60 0,60 3 Sét pha lẫn sạn letarit B = 0,22 1 7,5 2 5,75 11,50 9,5 2 6,05 12,10 11,5 2 6,32 12,64 13,5 2 6,58 13,16 15,5 2 6,85 13,70 4 Cát pha B = 0,05 1 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 1 25,5 2 8,67 17,34 Smffili (T/m) 145,90 qp (T/m2) 559 Ap (m2) 0,1225 u (m) 1,4 Qtc (T) 286,433 Qa (T) 204,595 2.4.3 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: (2.5) 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 (2.6) trong đó: u - chu vi ngoài của tiết diện ngang của cọc, u = 1,4 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: (2.7) 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: (2.8) Khi có mực nước ngầm: (2.9) Ks hệ số áp lực ngang trong đất, Ks = 1,4.(1 – sinj ) (2.10) Bảng 2.3: 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 4,7 2 0,755 2014’ 1,489 8,19 1,345 1,185 3,318 2 6,5 1 0,755 2014’ 1,489 9,679 1,345 1,263 1,768 3.Sét pha lẫn sạn letarit B = 0,22 3 8,5 2 0,735 20031’ 1,9929 8,44 0,909 3,606 10,097 4 10,5 2 0,735 20031’ 1,9929 10,425 0,909 4,281 11,987 5 12,5 2 0,735 20031’ 1,9929 12,411 0,909 4,957 13,88 6 14,5 2 0,735 20031’ 1,9929 14,397 0,909 5,632 15,77 7 16,5 2 0,735 20031’ 1,9929 16,383 0,909 6,308 17,662 4.Cát pha B = 0,05 8 18,5 2 2,85 20012’ 2,0142 18,763 0,917 9,180 25,704 9 20,5 2 2,85 20012’ 2,0142 20,791 0,917 9,865 27,622 10 22,5 2 2,85 20012’ 2,0142 22,820 0,917 10,549 29,537 11 24,5 2 2,85 20012’ 2,0142 24,845 0,917 11,232 31,45 5.Cát nhỏ đến trung thô 12 26,5 2 0,49 230 2,0068 26,680 0,853 10,150 28,42 Qs = SQsi 217,215 b) Sức chịu tải cực hạn do sức chống dưới mũi cọc Qp (2.11) trong đó: Ap - diện tích tiết diện mũi cọc, Ap = 0,1225m2 g = gdn = 1,0068 T/m3 – dung trọng đất nền dưới mũi cọc; c = 0,49 T/m2 - lực dính đất nền dưới mũi cọc; dp = 0,35m - cạnh cọc; svp - ứng suất theo phương đứng tại độ sâu mũi cọc: svp = Sgihi = 1,846x0,5 + 1,489x6 + 0,9929x10 +1,0142x8 + 1,0068x2 svp = 29,913 (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[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) = 119,665 T 2.5 THIẾT KẾ MÓNG DƯỚI CỘT TRỤC 2 - C VÀ 2 - D (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. Dựa vào bảng 2.1 ta tính lại tổng nội lực đài kép như sau: N = NC + ND = 478,685 + 473,210 = 951,895T M = (MC + MD) + (NCx1,5 - NDx1,5) M = (11,45 + 11,364 ) + (478,685x1,5 + 473,210x1,5) = 31,027T.m Q = QC + QD = 6,8 + 6,8 =13,6T Bảng 2.4: Tải trọng tác dụng lên móng M1 Tải Móng Nmax (T) Mtư (Tm) Qmax (T) Tính toán M1 951,895 31,027 13,60 Tiêu chuẩn M1 827,735 26,980 11,826 Tải tiêu chuẩn = Tải tính toán / 1,15 2.5.1 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 (2.12) trong đó: Ntt = 951,895T - tải trọng tính toán; Qa = 119,665 T - sức chịu tải của cọc; m - hệ số kể đến ảnh hưởng của mômen. Chọn nc = 12 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 = 3x0,35 = 1,05m với d là đường kính cọc và khoảng cách từ tim cọc biên đến mép đài a’ ³ 0,7d = 0,7x0,35 = 0,245m. Hình 2.2. Mặt bằng bố trí cọc trong đài 2.5.2 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: (2.13) trong đó: - mômen tại trọng tâm diện tích tiết diện các cọc trong đài: ; (2.14) - Tải trọng tại trọng tâm đáy móng: (2.15) - trọng lượng tính toán đài và đất phủ lên đài: (2.16) gtb = 2 – 2,2 T/m3- giá trị trung bình của trọng lượng riêng đài và đất trên đài. xmax = 1,65m - khoảng cách từ tim cọc biên đến trục y (trục qua trọng tâm và song song cạnh ngắn của đài); xi – khoảng cách từ tim cọc i đến trục y, - Trọng lượng cọc: (2.17)  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. 2.5.3 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: (2.18) (2.19) 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: (2.20) (2.21) - Các công thức liên quan: (2.22) (2,23) (2.24) (2.25) (2.26) (2.27) 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 = 0,35m < 0,8m bc = 1,5x0,35 + 0,5 = 1,025 m. I – mômen quán tính tiết diện ngang của cọc: (2.28) 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 (0,35 + 1) = 2,7 m (2.29) 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 Tra bảng G.2 với Le = 9,752 > 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 = 13,6/12 = 1,133 T. - Chuyển vị ngang y0 (m) tại cao trình đáy đài y0 = QCttdHH + MngdHM (2.30) = 1,133x8,54.10-3 – 2,476x2,404.10-3 = 0,0037m - Chuyển vị ngang của đầu cọc .Như vậy cọc thoả mãn điều kiện chuyển vị ngang. - Kiểm tra lại chuyển vị xoay của đầu cọc (2.31) 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: (2.32) 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); (2.33) 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 2.5: Mômen uốn Mz dọc thân cọc Ze (m) Z (m) A3 B3 C3 D3 MZ (Tm) 0 0,2 0 0 0 1 0 -2,476 0,47 -0,001 0 1 0,2 -1,944 0,4 0,6 0,94 -0,011 -0,002 1 0,4 -1,435 1,42 -0,036 -0,011 0,998 0,6 -0,958 0,8 1,0 1,89 -0,085 -0,034 0,992 0,799 -0,533 2,36 -0,167 -0,083 0,975 0,994 -0,175 1,5 3,54 -0,559 -0,420 0,881 1,437 0,264 2,0 2,4 4,72 -1,295 -1,314 0,207 1,646 0,655 5,66 -2,141 -2,663 -0,941 1,352 0,602 2,8 3,5 4,0 6,60 -3,103 -4,718 -3,408 0,197 1,224 8,25 -3,919 -9,544 -10,34 -5,854 0,184 9,43 -1,614 -11,731 -17,919 -15,076 0,058 2.5.4 Xác định cốt thép cọc từ giá trị mômen uốn - Mômen uốn lớn nhất trong cọc Mmax = 2,476 Tm - Diện tích cốt thép trong cọc: Ta có: Diện tích cốt thép đã chọn là 10,18 cm2. Do đó cốt thép dọc trong cọc đủ chịu mô men uốn do tải trọng ngang gây ra. 2.5.5 Tính toán độ lún cho móng a) Xác định kích thước móng khối qui ước - Xác định góc a (2.34) Với là góc ma sát trong tính toán trung bình ở trạng thái giới hạn II - Ta có: lớp đất 2: j = 1022’ l2 = 3,8m lớp đất 3: j = 18035’ l4 = 10m lớp đất 4: j = 15047’ l3 = 8m lớp đất 5: j = 22033’ l5 = 2m - Từ 2 mép cọc hạ 2 đường xiên góc a - Kích thước đáy móng khối qui ước Lqu = L’ + 2Lctga = 3,65 + 2x23,8x0,069 = 6,824m Bqu = B’ + 2Lctga = 2,45 + 2x23,8x0,069 = 5,624m (2.35) L’= 4 – 0,35 = 3,65m - khoảng cách giữa 2 mép ngoài của 2 cọc biên theo phương cạnh dài, B’= 2,8 – 0,35 = 2,45m - khoảng cách giữa 2 mép ngoài của 2 cọc biên theo phương cạnh ngắn; Lc = 23,8m - chiều dài cọc từ đáy đài đến mũi cọc. - Diện tích đáy móng khối qui ước: Fqu = Lqu x Bqu = 6,824 x 5,624 = 38,378m2 (2.36) 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 = 38,378x2x1,2 = 92,107T (2.37) + 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) = = 839,987T (2.38) + Trọng lượng của các cọc là SPc = ncx1,1xFcxLcxgbt (2.39) SPc= 12x1,1x0,1225x23,8x2,5 = 96,212T Vậy tổng tải trọng đứng tác dụng tại đáy móng khối qui ước: (2.40) - Mômen tiêu chuẩn tại tâm đáy móng khối qui ước (2.41) Hình 2.3. Móng khối qui ước c) Kiểm tra áp lực tại đáy móng khối qui ước - Độ lệch tâm (2.42) - Phản lực dưới đáy móng khối qui ước (2.43) - Cường độ tiêu chuẩn của đất ở đáy móng khối qui ước (2.44) 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 (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 = 23,8 + 1,2 = 25m - Kiểm tra: <1,2= 167,568(T/m2) < = 139,64(T/m2) > 0 Vậy đất nền dưới đáy móng khối qui ước ổn định. 2.5.6 Kiểm tra độ lún móng khối qui ước - Ứng suất do trọng lượng bản thân tại đáy móng khối qui ước: (2.45) - Ứng suất gây lún tại đáy móng khối qui ước (2.46) - Chiều dày lớp đất chịu nén dưới mũi cọc giới hạn tại vi trí có: (2.47) - Chia nền đất dưới đáy móng khối qui ước thành các lớp phân tố có chiều dày . (2.48) - Tính lún theo phương pháp cộng lún từng lớp (2.49) trong đó: b = 0,8 – theo qui phạm; , (2.50) với - ứng suất gây lún ở lớp phân tố thứ i; (2.51) K0 – tra theo Bảng 3.7/trang33-[16] phụ thuộc vào tỷ số Lqu/Bqu = 1,2 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 2.6: 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 18,211 23,7 4,74 17,847 0,0146 1 1,1248 0,4 0,968 17,628 24,805 4,961 16,026 0,0131 2 2,2496 0,8 0,830 15,115 25,911 5,182 12,803 0,0105 3 3,3744 1,2 0,652 11,874 27,016 5,403 9,607 0,0078 4 4,4992 1,6 0,496 9,033 28,122 5,624 7,148 0,0058 5 5,6240 2,0 0,379 6,902 29,227 5,845 5,40 0,0044 6 6,7488 2,4 0,294 5,354 30,333 6,067 4,17 0,0034 7 7,8736 2,8 0,232 4,225 31,438 6,288 SSi 0,0596 - Tại độ sâu Z = 6,7488m từ đáy móng khối qui ước có: sgl = 5,354 (T/m2) < 0,2.sbt = 6,067 (T/m2) nên coi như đất không bị lún nữa. Và độ lún cuối cùng S = 0,0596m = 5,96cm < Sgh = 8cm. Như vậy, móng thiết kế thỏa mãn yêu cầu về độ lún. Hình 2.4. Biểu đồ ứng suất 2.5.7 Tính toán đài cọc dưới cột a) Kiểm tra chọc thủng - Đầu cọc ngàm vào đài 1 đoạn h1 = 15cm. - Chiều cao làm việc của đài cọc chọn theo kinh nghiệm[15]: h0³3d =3x0,35 = 1,05m. Với d cạnh cọc. - Chọn chiều cao đài cọc h = 1,2m, h0 = h – h1 = 1,2 – 0,15 = 1,05m = 3d. Hình 2.5. Tháp đâm thủng - Kiểm tra chọc thủng theo công thức sau Pct ≤ 0,75Rbbtbh0 (2.52) trong đó: Pct - lực chọc thủng, được lấy như sau: + Khi móng cọc có đài hình vuông chịu tải trung tâm thì Pct lấy bằng tổng phản lực của các cọc ngoài tháp chọc thủng 450. + Khi móng cọc có đài chữ nhật hay chịu tải lệch tâm thì Pct là tổng phản lực của các đầu cọc nằm ngoài đáy tháp chọc thủng ở phía có phản lực max. btb - được lấy như sau: + Khi móng cọc có đáy hình vuông chịu tải trung tâm thì btb là trung bình cộng của chu vi đáy trên và đáy dưới của tháp chọc thủng. + Khi móng cọc có đài hình chữ nhật hoặc chịu tải lệch tâm thì btb là trung bình cộng của cạnh ngắn đáy trên và đáy dưới của tháp chọc thủng. Rk - cường độ chịu kéo tính toán của bê tông làm đài cọc. - 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. b) Tính cốt thép đài cọc * Tính cốt thép theo phương dọc đài móng - Xem móng làm việc như 1 dầm lật ngược vơí vị trí 2 chân cột là 2 gối tựa lật ngược và tải trọng tác dụng là phản lực của các cọc Pmax = 87,082T. - Nội lực được xác định bằng phần mềm Sap 2000 Hình 2.6. Sơ đồ tính và biểu đồ mômen đài cọc - Tính cốt thép + Thớ dưới: Mmax = 39,93T.m Diện tích cốt thép Chọn 14f12 (a = 200mm), As = 15,834cm2. + Thớ trên: Mmax = 212,94T.m Diện tích cốt thép Chọn 26f20 (a = 110mm), As = 81,692cm2. * 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 cột và bị uốn bởi phản lực các đầu cọc nằm ngoài mặt ngàm đi qua chân cột. - Chọn sơ đồ tính là dầm consol có mặt ngàm tại mép cột và tải trọng tác dụng là các phản lực của các cọc nằm ngoài mép cột. Sơ đồ tính như sau: Hình 2.7. Sơ đồ xác định mômen tính thép đài theo phương ngang - Mô men tại mặt ngàm M = r1(P1+P2+P3+P4) = 0,8x4x87,082 = 278,662 (2.53) trong đó: r1 = 0,8m - khoảng cách từ trục cọc 1, 2, 3, 4 đến mép cột; P1 = P2 = P3 = P4 = Pmax = 87,082T - Diện tích cốt thép Chọn 34f20 (a = 120mm), As = 106,828cm2. Ở đỉnh đài theo phương ngang cốt thép đặt theo cấu tạo f12a200. 2.5.8 Kiểm tra cọc trong quá trình vận chuyển và cẩu lắp a) Khi vận chuyển cọc - Chiều dài cọc L = L1 + L2 + L3 L1 = 23,8m - phần cọc nằm trong đất; L2 = 0,15m - phần cọc ngàm vào đài; L3 = 0,63m - phần đập đầu cọc. L = 23,8 + 0,15 + 0,63 = 24,58m. Chọn L = 25m - Chiều dài cọc được chia đôi thành 2 đoạn (đoạn đầu cọc 12m và đoạn cọc nối 12,6m) để dễ dàng trong quá trình vận chuyển và cẩu lắp. Hình 2.8. Sơ đồ treo cọc khi vận chuyển và biểu đồ mômen - Các móc cẩu trên cọc được bố trí ở các điểm cách đầu và mũi cọc những khoảng cố định sao cho mômen dương lớn nhất bằng mômen âm có trị tuyệt đối lớn nhất. - Cọc 0,35x0,35m có trọng lượng trên 1 m dài là: q = nxdxdxgbt = 1,1x0,35x0,35x2,5 = 0,337 (T/m) (2.54) - Mômen cẩu lắp cọc M = 0,043qLc2 = 0,043x0,337x122 = 2,087 (Tm) (2.55) - Diện tích cốt thép dùng cho cẩu lắp ≤ 4f18 (As = 10,18cm2) As chọn là 4f18 nên thép chọn cấu tạo cọc thỏa điều kiện vận chuyển. b) Khi cẩu lắp cọc Hình 2.9. Sơ đồ dựng cọc và biểu đồ mômen - Mômen cẩu lắp cọc M = 0,086qLc2 = 0,086x0,337x122 = 4,173 (Tm) (2.56) - Diện tích cốt thép dùng cho cẩu lắp ≤ 4f18 (As = 10,18cm2) As chọn là 4f18 nên thép chọn cấu tạo cọc thỏa điều kiện lắp dựng c) Tính thép móc cẩu Hình 2.10. Sơ đồ tính móc cẩu Ta có: Q1 = Q2 = 0,5Q = 0,5qLc = 0,5x0,337x12 = 2,022T - Diện tích cốt thép tối thiểu yêu cầu (2.57) Chọn thép móc cẩu là 1f14 có As = 1,54cm2 - Điều kiện để móc cẩu không trượt là (2.58) trong đó: u = 3,14.D = 3,14x1,4 =4,4cm - chu vi cốt thép; Rbt =1,05 MPa - cường độ chịu kéo của bê tông. Chọn lneo = 45cm. 2.6 THIẾT KẾ MÓNG 2 – E (M2) Bảng 2.7: 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 2.6.1 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 = 119,665 T - sức chịu tải của cọc; m - hệ số kể đến ảnh hưởng của mômen. Chọn nc = 8 cọc. b) Mặt bằng bố trí cọc trong đài Hình 2.11. Mặt bằng bố trí cọc trong đài 2.6.2 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 = 1,05m - 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. 2.6.3 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 toán chuyển vị xoay và góc xoay đầu cọc tượng tự mục 2.5.3 - 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 = 9,752 > 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 = 7,519/8 = 0,94 T. - Chuyển vị ngang y0 (m) tại cao trình đáy đài y0 = QCttdHH + MngdHM = 0,94x8,54.10-3 – 2,054x2,404.10-3 = 0,0031m - 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 2.8: Mômen uốn Mz dọc thân cọc Ze (m) Z (m) A3 B3 C3 D3 MZ (Tm) 0 0,2 0 0 0 1 0 -2,054 0,47 -0,001 0 1 0,2 -1,613 0,4 0,6 0,94 -0,011 -0,002 1 0,4 -1,190 1,42 -0,036 -0,011 0,998 0,6 -0,795 0,8 1,0 1,89 -0,085 -0,034 0,992 0,799 -0,337 2,36 -0,167 -0,083 0,975 0,994 -0,148 1,5 3,54 -0,559 -0,420 0,881 1,437 0,208 2,0 2,4 4,72 -1,295 -1,314 0,207 1,646 0,518 5,66 -2,141 -2,663 -0,941 1,352 0,456 2,8 3,5 4,0 6,60 -3,103 -4,718 -3,408 0,197 0,952 8,25 -3,919 -9,544 -10,34 -5,854 0,07 9,43 -1,614 -11,731 -17,919 -15,076 0,009 2.6.4 Xác định cốt thép cọc từ giá trị mômen uốn - Mômen uốn lớn nhất trong cọc Mmax = 2,054 Tm - Diện tích cốt thép trong cọc: Ta có: Diện tích cốt thép đã chọn là 10,18 cm2. Do đó cốt thép dọc trong cọc đủ chịu mô men uốn do tải trọng ngang gây ra. 2.6.5 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: - Từ 2 mép cọc hạ 2 đường xiên góc a - Kích thước đáy móng khối qui ước Lqu = L’ + 2Lctga = 2,45 + 2x23,8x0,069 = 5,624m Bqu = B’ + 2Lctga = 2,45 + 2x23,8x0,069 = 5,624m L’, B’ - khoảng cách giữa 2 mép ngoài của 2 cọc biên theo cả 2 phương, Lc = 23,8m - chiều dài cọc từ đáy đài đến mũi cọc. - Diện tích đáy móng khối qui ước: Fqu = Lqu x Bqu = 5,624x5,624 = 31,63m2 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 = 31,63x2x1,2 = 75,912T + 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) = (31,63 – 8x0,1225)(0,7823x3,8+1,0052x8+0,9779x10+0,9828x2) = 697,562T + Trọng lượng của các cọc là SPc = ncx1,1xFcxLcxgbt SPc= 8x1,1x0,1225x23,8x2,5 = 64,141T 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 L/H = 55/39,5 = 1,39 < 1,5 Ktc = 1 - hệ số tin cậy; 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 = 23,8 + 1,2 = 25m - Kiểm tra: <1,2= 167,568(T/m2) < = 139,64 (T/m2) > 0 Vậy đất nền dưới đáy móng khối qui ước ổn định. 2.6.6 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 tỷ số Lqu/Bqu = 1và 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 2.9: 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 20,698 23,7 4,74 20,284 0,017 1 1,1248 0,4 0,960 19,870 24,805 4,961 18,214 0,015 2 2,2496 0,8 0,800 16,558 25,911 5,182 14,550 0,012 3 3,3744 1,2 0,606 12,543 27,016 5,403 10,918 0,009 4 4,4992 1,6 0,449 9,293 28,122 5,624 8,124 0,007 5 5,624 2,0 0,336 6,955 29,227 5,845 6,137 0,005 6 6,7488 2,4 0,257 5,319 30,333 6,067 4,740 0,004 7 7,8736 2,8 0,201 4,160 31,438 6,288 SSi 0,069 - Tại độ sâu Z = 6,7488m từ đáy móng khối qui ước có: sgl = 5,319 (T/m2) < 0,2.sbt = 6,067 (T/m2) nên coi như đất không bị lún nữa. Và độ lún cuối cùng S = 0,069m = 6,9cm < Sgh = 8cm. Như vậy, móng thiết kế thỏa mãn yêu cầu về độ lún. Hình 2.12.Biểu đồ ứng suất 2.6.7 Tính toán đài cọc a) Kiểm tra chọc thủng - Chọn chiều cao đài cọc h = 1,2m, h0 = h – h1 = 1,2 – 0,15 = 1,05m = 3d. Hình 2.13. Tháp đâm thủng - Kiểm tra chọc thủng theo công thức sau Pct ≤ 0,75Rbbtbh0 - 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. 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 2.14. 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) = 0,75x3x86,256 = 194,076(Tm) trong đó: r1 = 0,75m - khoảng cách từ trục cọc 1, 2, 3 đến mép cột; P1 = P2 = P3 = Pmax = 86,256 (T) - Diện tích cốt thép Chọn 24f20 (a = 120mm), As = 75,408cm2. - Mômen tại mặt ngàm II - II MII-II = r2 (P3 + P6) + r3 .P8 trong đó: r2 = 0,7m - khoảng cách từ trục cọc 3 và 6 đến mép cột; r3 = 0,175m - khoảng cách từ trục cọc 8 đến mép cột; P3 = P6 = P8=Pmax = 86,256 (T) MII-II = 0,7x2x86,256 + 0,175x86,256 = 135,853(Tm) - Diện tích cốt thép Chọn 17f20 (a = 170mm ), As = 53,414cm2 - Ở đỉnh đài cốt thép đặt theo cấu tạo f12a200. 2.7 THIẾT KẾ MÓNG 2 – F (M3) Bảng 2.10: 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 5,750 Tải tiêu chuẩn = Tải tính toán / 1,15 2.7.1 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 = 404,678 T - tải trọng tính toán; Qa = 119,665 T - sức chịu tải của cọc; m - hệ số kể đến ảnh hưởng của mômen. Chọn nc = 6 cọc. b) Mặt bằng bố trí cọc trong đài Hình 2.15. Mặt bằng bố trí cọc trong đài 2.7.2 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 = 1,05m - khoảng cách từ tim cọc biên đến trục y (trục qua trọng tâm và song song 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. 2.7.3 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 toán chuyển vị ngang và góc xoay đầu cọc tương tự mục 2.5.3 - 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 = 9,752 > 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 = 6,613/6 = 1,102 T. - Chuyển vị ngang y0 (m) tại cao trình đáy đài y0 = QCttdHH + MngdHM = 1,102x8,54.10-3 – 2,408x2,404.10-3 = 0,0036m - Chuyển vị ngang của đầu cọc .Như vậy cọc thoả mãn điều kiện chuyển vị ngang. - Kiểm tra lại chuyển vị 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 2.11: Mômen uốn Mz dọc thân cọc Ze (m) Z (m) A3 B3 C3 D3 MZ (Tm) 0 0,2 0 0 0 1 0 -2,408 0,47 -0,001 0 1 0,2 -1,891 0,4 0,6 0,94 -0,011 -0,002 1 0,4 -1,396 1,42 -0,036 -0,011 0,998 0,6 -0,934 0,8 1,0 1,89 -0,085 -0,034 0,992 0,799 -0,524 2,36 -0,167 -0,083 0,975 0,994 -0,181 1,5 3,54 -0,559 -0,420 0,881 1,437 0,219 2,0 2,4 4,72 -1,295 -1,314 0,207 1,646 0,550 5,66 -2,141 -2,663 -0,941 1,352 0,440 2,8 3,5 4,0 6,60 -3,103 -4,718 -3,408 0,197 0,980 8,25 -3,919 -9,544 -10,34 -5,854 -0,090 9,43 -1,614 -11,731 -17,919 -15,076 -0,059 2.7.4 Xác định cốt thép cọc từ giá trị mômen uốn - Mômen uốn lớn nhất trong cọc Mmax = 2,408 Tm - Diện tích cốt thép trong cọc: Ta có: Diện tích cốt thép đã chọn là 10,18 cm2. Do đó cốt thép dọc trong cọc đủ chịu mô men uốn do tải trọng ngang gây ra. 2.5.5 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: - Từ 2 mép cọc hạ 2 đường xiên góc a - Kích thước đáy móng khối qui ước Lqu = L’ + 2Lctga = 2,45 + 2x23,8x0,069 = 5,624m Bqu = B’ + 2Lctga = 1,45 + 2x23,8x0,069 = 4,624m L’= 2,8 – 0,35 = 2,45m - khoảng cách giữa 2 mép ngoài của 2 cọc biên theo phương cạnh dài, B’= 1,8 – 0,35 = 1,45m - khoảng cách giữa 2 mép ngoài của 2 cọc biên theo phương cạnh ngắn; Lc = 23,8m - chiều dài cọc từ đáy đài đến mũi cọc. - Diện tích đáy móng khối qui ước: Fqu = Lqu x Bqu = 5,624 x 4,624 = 26,005m2 Hình 2.16. 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 = 26,005x2x1,2 = 62,412T + 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) = (26,005 – 6x0,1225)(0,7823x3,8+0,9779x10+1,0052x8+0,9828x2) = 575,118T + Trọng lượng của các cọc là SPc = ncx1,1xFcxLcxgbt SPc= 6x1,1x0,1225x23,8x2,5 = 48,106T 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 L/H = 55/39,5 = 1,39 < 1,5 Ktc= 1 - hệ số tin cậy (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 = 23,8 + 1,2 = 25m - Kiểm tra: <1,2= 166,396(T/m2) < = 138,663 (T/m2) > 0 Vậy đất nền dưới đáy móng khối qui ước ổn định. 2.7.6 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 tỷ số Lqu/Bqu = 1,2 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 2.12: 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 16,198 23,7 4,74 15,939 0,0107 1 0,9248 0,4 0,968 15,680 24,609 4,922 14,562 0,0098 2 1,8496 0,8 0,830 13,444 25,518 5,104 12,003 0,0081 3 2,7744 1,2 0,652 10,561 26,427 5,285 9,298 0,0063 4 3,6992 1,6 0,496 8,034 27,336 5,467 7,087 0,0048 5 4,624 2,0 0,379 6,139 28,244 5.649 5,451 0,0044 6 5,5488 2,4 0,294 4,762 29,153 5,831 4,260 0,0037 7 6,4736 2,8 0,232 3,758 30,062 6,012 SSi 0,0478 - Tại độ sâu Z = 5,5488m từ đáy móng khối qui ước có: sgl = 4,762 (T/m2) < 0,2.sbt = 5,831 (T/m2) nên coi như đất không bị lún nữa. Và độ lún cuối cùng S = 0,0478m = 4,78cm < Sgh = 8cm. Như vậy, móng thiết kế thỏa mãn yêu cầu về độ lún. Hình 2.17. Biểu đồ ứng suất 2.7.7 Tính toán đài cọc dưới cột a) Kiểm tra chọc thủng - Chọn chiều cao đài cọc h = 1,2m, h0 = h – h1 = 1,2 – 0,15 = 1,05m = 3d. Hình 2.18. Tháp đâm thủng - Kiểm tra chọc thủng theo công thức sau Pct ≤ 0,75Rbbtbh0 - 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. 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 2.19. Sơ đồ xác định mô men tính thép đài cọc - Mô men tại mặt ngàm I-I MI-I = r1(P1+P2+P3) = 0,3x3x75,081 = 67,573T.m trong đó: r1 = 0,3m - khoảng cách từ trục cọc 1, 2, 3 đến mép cột; P1 = P2 = P3 = Pmax = 75,081T - Diện tích cốt thép Chọn 17f14 (a = 170mm), As = 26,163cm2. - Mô men tại mặt ngàm II-II MII-II = r2.(P3 + P6) = 0,75x2x75,081 = 112,622T.m trong đó: r2 = 0,75m - khoảng cách từ trục cọc 3 và 6 đến mép cột; P3 = P6 = Pmax = 75,081T - Diện tích cốt thép Chọn 14f20 (a = 130mm), As = 43,988cm2 Ở đỉnh đài cốt thép đặt theo cấu tạo f12a200.