Đề tài Thiết kế chung cư A1 - Khu tái định cư B1 - Ngọc Sơn - Nha Trang

7.1. Số liệu địa chất: 7.1.1. Tập hợp tải trọng của công trình truyền xuống móng: - Từ kết quả ở bảng tổ hợp nội lực ta tìm được nội lực của các chân cột như sau: + Chân cột biên trục B-1 (Cột 1) M0tt=-85,26 KN.m N0tt=-3285,13 KN Q0tt=- 38,94 KN + Chân cột giữa trục B-4 ( Cột 25 ) M0tt= 24,44 KN.m N0tt=-4499,47 KN Q0tt= 14,92 KN - Lực dọc đưa vào tính móng cần phải cộng thêm trọng lượng cột tầng một, trọng lượng dầm giằng móng . -Dầm giằng có tác dụng làm tăng độ cứng công trình, góp phần điều chỉnh lún lệch cho công trình và truyền lực ngang từ đài này sang đài khácịchọn dầm giằng có h´b=600´300 (mm). 7.1.1.1).Với móng B-1: + Trọng lượng cột tầng một (400´400) N1=1,1.25.0,4.0,4.4,95=21,78 KN + Trọng lượng dầm giằng móng (300´600) N2=1,1.25.0,3.0,6.4,8/2 = 11,88 KN đ Nội lực tính toán tại đỉnh móng B-1: M0tt= 85,26 KN.m N0tt= 3285,13 + (21,78 +11,88) = 3318,79 KN Q0tt= 38,98 KN 7.1.1.2.Với móng B - 4: + Trọng lượng cột tầng một (550´550) N1=1,1.25.0,55.0,55.4,95=41,18 KN + Trọng lượng dầm giằng móng (300´600) N2=1,1.25.0,3.0,6.(1,65+3,6) =25,99 Kn đ Nội lực tính toán tại đỉnh móng B - 4: M0tt= 24,44 KN.m N0tt= 4499,47+(41,18+25,99 )=4566,64 KN Q0tt= 14,92 KN 7.1.2. Số liệu địa chất công trình, địa chất thuỷ văn: - Kết quả báo cáo khảo sát địa chất công trình được thể hiện ở trụ dịa chất thuỷ văn nhờ phương pháp khoan thăm dò SPT. Từ trên xuống gồm các lớp đất có chiều dày ít thay đổi trong mặt bằng: Lớp 1: Sét pha, ở độ sâu 0á6,8 m Lớp 2: Cát pha, ở độ sâu 6,8á17,6 m Lớp 3: Cát pha, ở độ sâu 17,6á28,9 m Lớp 4: Cát hạt trung, ở độ sâu 28,9á39,2 m Lớp 5:Cát thô lẫn cuội sỏi, ở độ sâu 39,2và chưa kết thúc ở độ sâu hố thăm dò 50 m Mực nước ngầm ở độ sâu –7,2 m so với cốt thiên nhiên. Hình 7.1. Trụ địa chất Bảng 7.1. Chỉ tiêu cơ lý của đất: Kí hiệu lớp Trọng lượng riêng của đất g Trọng lượng riêng của hạt gS Độ ẩm W Giới hạn chảy WL Giới hạn dẻo WP Hệ số thấm K Góc ma sát trong jII Lực dính đơn vị CII Hệ số nén m Mô đun biến dạng E Chỉ số xuyên SPT KN/m3 KN/m3 % % % m/s 0 KPa m2/KN KPa N 1 18,2 26,7 31 39 26 2,7.10-8 17 19 14.10-5 9000 18 2 18,3 26,4 30,8 31 25 1,1.10-7 15 28 18.10-6 7800 21 3 20,5 26,6 15 21 15 2,7.10-7 22 20 6.10-5 18000 29 4 20,1 26,4 16 - - 2,0.10-4 38 2 3.10-5 40000 47 5 20,5 26,3 15 - - 2,0.10-4 40 2 3.10-5 45000 98 7.1.3. Đánh giá điều kiện địa chất công trình. + Lớp 1: Sét pha có chiều dày trung bình 6,8 m và các chỉ số như trong bảng - Hệ số rỗng:> 0,8 (7.1) đ đất ở trạng thái xốp - Chỉ số độ sệt: IS= (7.2) 0,25< IS = 0,385 <0,5 Theo tiêu chuẩn quy định như vậy: đ Lớp đất sét pha ở trạng thái dẻo có mô đun biến dạng E = 9000 KPa, thuộc loại đất trung bình. + Lớp 2: Cát pha sét có chiều dày trung bình 10,8 m và có các chỉ số như trong bảng - Hệ số rỗng: > 0,8 đ đất ở trạng thái xốp - Chỉ số độ sệt: IS= 0 < IS = 0,967 <1 Theo tiêu chuẩn quy định như vậy: đ Lớp cát pha ở trạng thái dẻo có mô đun biến dạng E = 7800 KPa, thuộc loại đất trung bình. - Một phần lớp đất này nằm dưới mực nước ngầm nên bị đẩy nổi, do đó phải xác định gđn , công thức xác định như sau: đ (7.3) + Lớp 3: Cát pha có chiều dày trung bình 11,3 m và có các chỉ số như trong bảng - Hệ số rỗng: < 0,55 đ đất ở trạng thái chặt - Chỉ số độ sệt: IS= 0Ê IS=0 Ê1 Theo tiêu chuẩn quy định như vậy: đ Lớp cát pha ở trạng thái dẻo có mô đun biến dạng E = 18000 KPa, thuộc loại đất tương đối tốt. - Lớp đất này nằm hoàn toàn dưới mực nước ngầm nên bị đẩy nổi, do đó phải xác định gđn: đ + Lớp 4: Cát hạt trung có chiều dày trung bình 10,3 m và có các chỉ số như trong bảng - Hệ số rỗng: < 0,55 đ đất ở trạng thái chặt - Lớp đất này hoàn toàn nằm dưới mực nước ngầm nên ta tính trọng lượng riêng đẩy nổi cho lớp đất này: đ Lớp cát hạt trung ở trạng thái chặt, có mô đun biến dạng E = 40000 KPa là lớp đất tốt. + Lớp 5: Cát hạt thô lẫn cuội sỏi có chiều dày chưa xác định - Hệ số rỗng: < 0,55 đ đất ở trạng thái chặt - Lớp đất này hoàn toàn nằm dưới mực nước ngầm nên ta tính trọng lượng riêng đẩy nổi cho lớp đất này: đ Lớp cát hạt thô lẫn cuội sỏi ở trạng thái chặt, có mô đun biến dạng E = 45000 KPa là lớp đất tốt. 7.2. Lựa chọn phương án móng cho công trình: 7.2.1..Đặc điểm thiết kế: - Công trình được đặt trên nền đất yếu xây gần các công trình đã có sẵn xung quanh.Yêu cầu về kết cấu móng là phải chịu được tải trọng lớn. Độ lún và lún lệch của công trình phải thoả mãn tiêu chuẩn thiết kế. - Hiện nay, có các giải pháp móng thông dụng là móng nông (móng đơn, móng băng, móng bè), móng cọc (móng cọc đóng, móng cọc ép, móng cọc khoan nhồi). - Phương án móng nông tỏ ra không phù hợp với nhà cao tầng có tải trọng lớn. Nếu sử dụng móng bè thì việc tính toán trên nền đàn hồi còn rất phức tạp và ít được sử dụng, móng bè chịu tải trọng lớn độ lún sẽ rất lớn, không đảm bảo ổn dịnh cho công trình. - Phương án móng cọc đóng cũng không phù hợp vì đặc điểm của công trình là xây chen và đặt ngay tại trung tâm thành phố nơi có đông dân cư và công trình lân cận, yêu cầu thi công không được gây chấn động làm ảnh hưởng tới các công trình lân cận đ Như vậy, còn hai phương án móng là móng cọc ép và phương án móng cọc khoan nhồi là hợp lý. Để lựa chọn giải pháp móng cho công trình, ta tiến hành so sánh hai phương án móng đó. 7.2.2. So sánh phương án móng: 7.2.2.1. Phương án móng cọc ép: * Ưu điểm: Không gây chấn động mạnh do đó thích hợp với công trình xây chen hoặc gần các công trình đã có sẵn. Dễ thi công, nhất là với đất sét và á sét mềm.Các thiết bị công nghệ phổ biến. Giá thành rẻ so với phương án cọc khoan nhồi. Dễ kiểm tra chất lượng. Phương pháp cọc ép hiện nay được sử dụng chủ yếu trong xây dựng chen giữa các công trình khác. * Nhược điểm: Bị hạn chế về kích thước và sức chịu tải của cọc, với công trình cao tầng, nội lực ở chân cột lớn do đó số lượng cọc sẽ lớn. Bố trí cọc và thi công cọc khó khăn. Khi thi công ép cọc gặp vật cản hoặc đá tảng thì không thể thi công được. Khi ép cọc áp lực đất dồn sang các công trình bên cạnh gây lún , lệch nứt 7.2.2.2.Phương án móng cọc khoan nhồi: * Ưu điểm: Có thể khoan đến độ sâu lớn, cắm sâu vào lớp đất tốt Kích thước cọc lớn, sức chịu tải của cọc rất lớn, đảm bảo được các yêu cầu cao của kết cấu móng. Sử dụng phù hợp với các loại đất yếu. Không gây chấn động trong quá trình thi công.Không ảnh hưởng tới các công trình lân cận. Trong thi công có thể dễ dàng thay đổi các thông số kĩ thuật của cọc để phù hợp với điều kiện cụ thể của địa chất công trình. * Nhược điểm: Thi công phức tạp, cần phải có thiết bị chuyên dùng như máy khoan, máy bơm và đổ bê tông. Rất khó khăn kiểm tra chất lượng khi thi công trong điều kiện phức tạp, đặc biệt là chất lượng bê tông cọc thường thấp vì không được đầm. Giá thành tương đối cao.Yêu cầu về trình độ thi công cọc khoan nhồi cao. Đây là phương pháp mới trong thi công nhà cao tầng, ít đơn vị có khả năng thi công hoặc không có đơn vị lớn chuyên thi công cọc khoan nhồi. Phương án móng cọc khoan nhồi chỉ khả thi trong trường hợp đặc biệt và được chủ đầu tư đồng ý. 7.2.2.3. Lựa chọn: - Qua phân tích trụ địa chất, ta thấy các lớp đất yếu nằm ở trên và có chiều dày khá lớn. Lớp đất tốt (cát hạt trung, hạt thô lẫn cuội sỏi, ở trạng thái chặt) nằm khá sâu (ở độ sâu –28,9 m) mặt khác tải trọng truyền xuống móng lớn, vậy chọn phương án Móng cọc khoan nhồi là hợp lý hơn cả. V.tính toán móng B-1: 7.3. Sơ bộ kích thước cọc và đài cọc : - Chọn cọc khoan nhồi có đường kính D = 800mm. Mũi cọc cắm vào lớp cát thô lẫn cuội sỏi là 1,5m. - Diện tích tiết diện ngang của cọc là - Có chu vi : C = 2.3,14.400 = 2513,28 mm - Diện tích cốt thép dọc: Theo tài liệu “Cọc khoan nhồi - Giới thiệu tổng quan (Tác giả Nguyễn Anh Minh) có : - 0,5 25 cm2 - f ³ 12 và khoảng cách giữa các thanh thép ³ 10cm Chọn 10f22 có As = 38,013 cm2 ; m=0,76% bố trí đều quanh chu vi cọc với khoảng cách là a = 220mm. - Vật liệu làm cọc: + Bê tông B25 có: Rb = 14,5 MPa =1,45 KN/cm2 Rbt = 1,05 MPa=0,105 KN/cm2 + Thép dọc AII có: Ra = Ra’ = 280MPa=28 KN/cm2 + Thép đai AI có: Ra = Ra’ = 225MPa=22,5 KN/cm2 - Chọn chiều cao đài cọc: hđ = 1,5m. - Cao trình đáy đài: h = - (1,5 + 2,5- 0,6) = -3,4 m so với cốt tự nhiên. - Chiều dài cọc cắm trong nền đất: H = 39,2 +1,5+1 - 3,4 = 38,35 m. Hình 7.2. Cấu tạo cọc 7.4. Xác định sức chịu tải của cọc: 7.4.1. Theo vật liệu làm cọc: PV = j.( m1.m2.Rb.Fb + Rs.As ) (7.4) Trong đó: + j : Hệ số uốn dọc. Khi móng cọc đài thấp, không xuyên qua bùn, than bùn j = 1. Khi cọc xuyên qua đất sét yếu , bù ,than bùn móng cọc đài cao thì j xác định theo tính toán . khi đó uốn dọc được kể đến trong phạm vi từ đế đài đến bề mặt lớp đất có khả năng đảm bảo độ cứng của nền hoặc đến đáy của lớp đất yếu. Trị số j được tra theo bảng 6.1 ( Sách HD Đồ án Nền móng- NXB xây dựng) Với điều kiện địa chất của công trình ta lấy j = 1 + m1 : Hệ số điều kiện làm việc. Cọc nhồi bê tông theo phương thẳng đứng m1 = 0,85. + m2 : Hệ số điều kiện làm việc kế đến ảnh hưởng của phương pháp thi công cọc. Thi công trong các loại đất cần dùng ống chèn, đổ bê tông dưới huyền phù sét m2 = 0,7. + Fb, As diện tích tiết diện của bê tông và cốt thép dọc. + Rb, Rs cường độ chịu nén tính toán của bê tông và cốt thép dọc. Vậy sức chịu tải theo vật liệu: => PV = 1.( 0,85.0,7.1,45.5030+ 28.38,013) = 5404 KN 7.4.2. Theo cường độ đất nền (theo kết quả xuyên tiêu chuẩn SPT): - Sử dụng công thức Meyerhof để xác định sức chịu tải của cọc nhồi: PSPT = m.N.F + n..FS (KN) (7.5) Trong đó: m=120; n=1 với cọc khoan nhồi. N chỉ số SPT của đất ở chân cọc N = 98. (Theo bảng 7.2. Chỉ số xuyên SPT của đất) F diện tích tiết diện ngang chân cọc F = Fb = 0,503 m2. FS diện tích mặt xung quanh cọc FS = p.d.H = 3,14.0,8.38,35 = 96,4 m2 số SPT trung bình của đất trong phạm vi chiều dài cọc. ( Các giá trị lấy ở bảng 7.2) = Vậy sức chịu tải theo đất nền của cọc là: => PSPT = 120.98.0,503+ 1.32,13.96,4 = 9012,6 KN Bảng 7.2. Chỉ số xuyên SPT của đất Kí hiệu lớp Lớp đất Chiều dày Chỉ số xuyên SPT N 1 Sét pha 6,8 18 2 Cát pha sét 10,8 21 3 Cát pha trầm tích 11,3 29 4 Cát hạt trung 10,3 47 5 Cát thô lẫn sỏi cuội Sâu 50 m chưa kết thúc 98 - Theo qui định của TCXD 205 – 1998: hệ số an toàn áp dụng khi tính toán sức chịu tải của cọc theo xuyên tiêu chuẩn lấy bằng( 2,5á3) => Tải trọng cho phép truyền xuống cọc: (7.6) - Ta có: => Kết luận: - Quan niệm cọc làm việc theo sơ đồ cọc chống và lấy để đưa vào tính toán. 7.5. Xác định số lượng cọc và bố trí cọc cho móng: - áp lực tính toán giả định tác dụng lên đế đài do phản lực đầu cọc gây ra: (7.7) 7.5.1. Xác định số lượng cọc và bố trí cọc cho móngB- 1: 7.5.1.1. Sơ bộ kích thước đầi móng B-1: 1) Nội lực tính toán tại đỉnh móng B-1: M0tt= 85,26 KN.m N0tt= 3285,13 + (21,78 +11,88) = 3318,79 KN Q0tt= 38,94 KN - Diện tích sơ bộ của đế đài: (7.8) Trong đó: là lực dọc tính toán xác định cốt đỉnh đài gtb là trị trung bình của trọng lượng riêng đài cọc và đất trên đài gtb = (20 á 22) KN/m3 h là độ sâu đặt đáy đài h = 3,4 m. n là hệ số độ tin cậy n = 1,1. - Trọng lượng tính toán sơ bộ của đài và đất trên đài: Nsbtt = n.Fđsb .h.gtb = 1,1.7,5.3,4.22 =617,1 KN (7.9) => Số lượng cọc sơ bộ: (cọc) (7.10) Do móng chịu tải lệch tâm nên ta chọn 2 cọc. Bố trí cọc sao cho khoảng cách giữ các tim cọc ≥ 3d ( thường lấy = 3d) và khoảng cách từ tim cột biên đến mép đài ≥ 0,7d Hình 7.3. Bố trí cọc móng B-1 - Diện tích đế đài thực tế: Fđ = - Trọng lượng tính toán của đài và đất trên đài: Nđtt =1,1.4,32.3,4.22 =355,45 KN (7.11) 7.5.2. Xác định số lượng cọc và bố trí cọc cho móng B-4,B-5: 7.5.1.1. Sơ bộ kích thước đầi móng B-4,B-5: 1) Nội lực tính toán tại đỉnh móng B-4: M0tt= 24,44 KN.m N0tt= 4499,47+(41,18+25,99 )=4566,64 KN Q0tt= 14,92 KN Nội lực tính toán tại đỉnh móng B-5: M0tt= 24,44 KN.m N0tt= 4499,47+(41,18+25,99 )=4566,64 KN Q0tt= 14,92 KN - Diện tích sơ bộ của đế đài: (7.8) Trong đó: là lực dọc tính toán xác định cốt đỉnh đài gtb là trị trung bình của trọng lượng riêng đài cọc và đất trên đài gtb = (20 á 22) KN/m3 h là độ sâu đặt đáy đài h = 3,4m. n là hệ số độ tin cậy n = 1,1. - Trọng lượng tính toán sơ bộ của đài và đất trên đài: Nsbtt = n.Fđsb .h.gtb = 1,1.20,79.3,4.22 = 1710 KN (7.9) => Số lượng cọc sơ bộ: (cọc) (7.10) Do móng chịu tải lệch tâm nên ta chọn 6 cọc. Bố trí cọc sao cho khoảng cách giữ các tim cọc ≥ 3d ( thường lấy = 3d) và khoảng cách từ tim cột biên đến mép đài ≥ 0,7d .=> Do đó ta có thể bố trí cọc móng B-4 như hình vẽ sau: Hình 7.4. Bố trí cọc móng B-4 - Diện tích đế đài thực tế: Fđ = - Trọng lượng tính toán của đài và đất trên đài: Nđtt =1,1.21,6.3,4.22 =1777,2 KN 7.6. Kiểm tra móng cọc: 7.6.1. Kiểm tra móng cọc B-1: 7.6.1.1. Kiểm tra sức chịu tải của cọc: 1) Nội lực tính toán tại đỉnh móng B-1: M0tt= 85,26 KN.m N0tt= 3285,13 + (21,78 +11,88) = 3318,79 KN Q0tt= 38,94 KN - Diện tích đế đài thực tế: Fđ = - Trọng lượng tính toán của đài và đất trên đài: Nđtt =1,1.4,32.3,4.22 =355,45 KN (7.11) Mô men tính toán xác định tương ứng với trọng tâm diện tích tiết diện các cọc tại mặt phẳng đế đài: Mytt = M0tt + Q0tt.h = 85,26 + 38,94.1,5 =143,67 KN.m (7.12) - Lực truyền xuống các cọc dãy biên: (7.13) => - Trọng lượng của cọc: Pc = 1,1.25.0,503.38,35 = 530,5 KN * Kiểm tra lực truyền xuống các cọc dãy biên Pttmax = 1719,25KN < PV = 5404 KN Pttmax + Pc = 1719,25+530,5 = 2249,8KN< Pđ* = PSPTcp = 3004 (KN). Pttmin = 1599,53KN> 0 => Không phải kiểm tra điều kiện chống nhổ. 7.6.1.2..Kiểm tra nền móng cọc theo điều kiện biến dạng:(TTGH II) 1) Tính lún theo phương pháp móng khối qui ước. - Nhờ ma sát giữa mặt xung quanh cọc và đất bao quanh, tải trọng của móng được truyền trên diện tích lớn hơn, xuất phát từ mép ngoài cọc tại đáy đài và nghiêng 1 góc: a = (7.14) với (7.15) Bảng 7.3. Giá trị góc ma sát trong của nền theo chiều dày lớp đất Kí hiệu lớp Lớp đất Chiều dày Góc ma sát trong jII m 0 1 Sét pha 6,8 17 2 Cát pha sét 10,8 15 3 Cát pha trầm tích 11,3 22 4 Cát hạt trung 10,3 38 5 Cát thô lẫn sỏi cuội Sâu 50 m chưa kết thúc 40 jIIi là trị tính toán thứ 2 của góc ma sát trong lớp đất thứ i có chiều dầy hi mà cọc cắm qua ị ị Hình 7.5 . sơ đồ tính lún của nền dưới móng B-1 - Chiều dài đáy khối quy ước: LM = L1 + 2 H.tg a (7.16) - Chiều rộng đáy khối quy ước: BM = B + 2 H.tg a (7.17) => Diện tích đáy của khối móng quy ước: Fđqư = (7.18) - Chiều cao khối móng quy ước: HM = H+h = 38,35-1+3,4 = 40,7 (m). * Trọng lượng khối móng quy ước: - Kể từ đế đài trở lên: (7.19) - Trọng lượng khối móng qui ước trong phạm vi các lớp đất tiếp theo từ đế đài trở xuống không kể trọng lượng cọc: (phải dùng gđn với các lớp đất nằm trong mực nước ngầm) Bảng 7.4. Thông số tính toán trọng lượng lớp đất Kí hiệu lớp Lớp đất Chiều dày Tiết diện cọc Trọng lượng riêng của đất g Trọng lượng riêng của đất gđn m m2 KN/m3 KN/m3 1 Sét pha 6,8 0,503 18,2 2 Cát pha sét 10,8 0,503 18,3 8,69 3 Cát pha trầm tích 11,3 0,503 20,5 11,13 4 Cát hạt trung 10,3 0,503 20,1 10,76 5 Cát thô lẫn sỏi cuội > 50m 0,503 20,5 11,05 Căn cứ vào các thông số tính toán ở trên ta tìm được trọng lượng của từng lớp đất + Lớp sét pha tính từ đế đài đến đáy lớp đất này: N1tc = (90,9-2.0,503).(6,8-3,4).18,2 = 5563 KN + Lớp cát pha: N2tc = (90,9-2.0,503).0,4.18,3 = 658 KN N2đntc = (90,9-2.0,503).10,4.8,69 =8124,3 KN + Lớp cát pha: N3tc = (90,9-2.0,503).11,3.11,13 = 11305KN + Lớp cát hạt trung: N4tc = (90,9-2.0,503).10,3.10,76 = 9962,7KN +Lớp cát thô lẫn cuội sỏi: N5tc = (90,9-2.0,503).1,5.11,05 = 1489 KN - Trọng lượng cọc: N6tc = nc.Fb.h.g = 2.0,503.(7,2 – 3,4).25 = 95,6KN N6đntc = nc.Fb.h.g = 2.0,503.(38,35 – 3,8).(25-10) = 521,4KN => Trọng lượng khối móng quy ước: Nqưtc =SNitc=6801+5563+658+8124,3+11305+9962,7+1489+95,6+521,4 = 44520 KN Từ cặp nội lực: M0tt= 85,26 KN.m N0tt= 3285,13 + (21,78 +11,88) = 3318,79 KN Q0tt= 38,94 KN Ta có: - Lực dọc tiêu chuẩn xác định tại đáy khối qui ước: Ntc= N0tc+ Nqưtc = - Mô men tiêu chuẩn tương ứng tại trọng tâm đáy khối quy ước: M ytc = M0tc + Q0tc.40,7 = - Độ lệch tâm: (7.20) eB = - áp lực tiêu chuẩn ở đáy khối quy ước: (7.21) => (7.22) - Cường độ tính toán của đất ở đáy khối quy ước: (7.23) Trong đó: Tra bảng 3.1 Sách Hướng dẫn Đồ án Nền móng - NXB Xây dựng m1 : hệ số điều kiện làm việc của nền = 1,4 m2 : hệ số điều kiện làm việc của nhà có tác dụng qua lại với nền =1,0 Ktc : hệ số tin cậy = 1 vì các chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo kết quả thí nghiệm tại hiện trường. CII = 2 Kpa = 2 KN/m2 jII = 400 Tra bảng 3.2 Sách Hướng dẫn Đồ án Nền móng - NXB Xây dựng => A = 2,46; B = 10,81; D = 11,71 gII = gđn=11,05 KN/m3 (7.24) - Cường độ tính toán của đất ở đáy khối móng quy ước: Thoả mãn điều kiện: thể tính toán độ lún của nền theo quan niệm nền biến dạng tuyến tính. Do đất nền từ chân cọc trởộ dày lớn, đáy của khối móng quy ước có diện tích bé nên ta sử dụng mô hình nền là nửhông gian dạng tuyến tính. Bảng 7.4 Kí hiệu lớp Lớp đất Chiều dày Tiết diện cọc Trọng lượng riêng của đất g Trọng lượng riêng của đất gđn m m2 KN/m3 KN/m3 1 Sét pha 6,8 0,7853 18,2 2 Cát pha sét 10,8 0,7853 18,3 8,69 3 Cát pha trầm tích 11,3 0,7853 20,5 11,13 4 Cát hạt trung 10,3 0,7853 20,1 10,76 5 Cát thô lẫn sỏi cuội Độ sâu> 50m 0,7853 20,5 11,05 - Tính toán ứng suất bản thân đáy khối quy ước: (7.25) = 18,2.6,8+18,3.0,4+8,69.10,4+11,13.11,3+10,76.10,3+11,05.1,5 = 474,628 (KN/m2) - ứng suất gây lún tại đáy khối quy ước: (7.26) - Chia đất nền dưới đáy khối quy ước thành các lớp có chiều dày bằng nhau và bằng m < Kết quả tính toán cho ở bảng sau: Bảng 7.5. Bảng tính ứng suất gây lún và ứng suất bản thân Điểm Độ sâu gi LM/BM 2z/BM K0 sglzi=0 sglzi=K0.szigl sbtzi= gihi z (m) KN/m3 (KN/m2) (KN/m2) (KN/m2) 0 0.000 11.05 1 0.0 1.000 74.07 74.1 474.63 1 2.304 11.05 1 0.2 0.980 74.07 72.6 500.09 2 4.608 11.05 1 0.4 0.960 74.07 71.1 525.55 3 6.912 11.05 1 0.6 0.830 74.07 61.5 551.01 4 9.216 11.05 1 0.8 0.800 74.07 59.3 576.47 5 11.520 11.05 1 1.0 0.703 74.07 52.1 601.93 - Giới hạn nền trong trường hợp nàylấy đến độ sâu mà tại đó ứng suất gây lún bằng 20% ứng suất bản thân vì giới hạn dưới của tầng chịu nén tìm được kết thúc trong lớp đất tốt. - Như vậy ngay tại đáy khối qui ước ta đã có: => Không phải tính lún cho nền. 7.7.Tính toán độ bền và cấu tạo đài cọc ( Móng B-1): 7.7.1. Tính toán chọc thủng: - Dùng BT B25, Rb=1,45 KN/cm2, Rbt=0,105 KN/cm2 - Thép AII. Rs=28 KN/cm2 - Chiều cao đài h =1,5(m). - Phần đầu cọc cắm vào đài = 30f + (15 á20)cm = 30.2,2+(15 á20) = 80+20 cm = 1 (m). - Chiều cao làm việc của đài cọc: h0 =1,5 - 0,2 = 1,3 (m). 7.7.1.1..Kiểm tra điều kiện chọc thủng: - Nguyên tắc chung tính toán chọc thủng ở đây cũng giống như đối với móng đơn có nghĩa là khi đó tháp đâm thủng có độ dốc 45o và sử dụng theo công thức: (7.27) Trong đó : P lực chọc thủng bằng tổng phẩn lực nằm ngoài phạm vi dấy tháp chọc thủng. btb Khi đài hình vuông thì btb = trung bình cộng của chu vi đáy trên và đáy dưới của tháp chọc thủng. Khi chịu tải lệch tâm hoặc đài hình chữ nhật thì btb = trung bình cộng của cạnh dài đáy trên và đáy dưới của tháp chọc thủng. Rbt cường độ chịu kéo tính toán của bê tông. - Vẽ tháp chọc thủng ta thấy đáy tháp nằm trùm ra ngoài trục cọc nên đài cọc không bị đâm thủng. => Đài cọc thoả mãn điều kiện chọc thủng. Hình 7.6. Mặt cắt tháp chọc thủng theo độ dóc 45O - Tuy vậy trong đài cọc có thể có góc nghiêng khác 45o như trên hình 7.7 Qua nghiên cứu người ta cho công thức (7.28): (7.28) Trong đó : P lực chọc thủng bằng tổng phản lực nằm ngoài phạm vi đáy tháp chọc thủng. bc, hc kích thước tiết diện cột (0,4x 0,4) m ho chiều cao hữu ích của đài: ho = hm - h1 = 1,5 - 0,2 = 1,3m h1 độ sâu ngàm cọc vào đài hm chiều cao móng C1, C2 khoảng cách trên mặt bằng từ mép cột đến mép của đáy tháp chọc thủng. Rbt cường độ chịu kéo tính toán của bê tông. (KN/m2) a1 ,a2 các hệ số được tính theo công thức sau: (7.29) Ta thấy : C1 = C2= 0,59 < 0,5.ho = 0,5.1,3 = 0,6 vậy nên có thể lấy C1 = C2= 0,5ho = 0,6m => Ta có : (7.30) Thoả mãn điều kiện (7.28) như vậy đài không bị chọc thủng bởi cột. Hình 7.7. Các mặt chọc thủng của cột 7.7.2. Tính toán phá hoại theo mặt phẳng nghiêng (với ứng suất kéo chính ): - Điều kiện cường độ chịu cắt trên tiết diện nghiêng được viết như sau: (7.31) Trong đó : Q là tổng phẩn lực các cọc nằm ngoài tiết diện nghiêng b bề rộng của đài .(m ) ho chiều cao hữu ích của tiết diện đang xét. ho = 1,3m Rbt cường độ chịu kéo tính toán của bê tông. Rbt=0,105 KN/cm2 b hệ số không thứ nguyên (7.32) Khi C < 0,5ho thì C = 0,5ho và b được tính theo công thức (7.32) Khi C > ho thì b = - Ta có : Q = b = 1,2 m , ho = 1,3m , Rk=0,105 KN/cm2 = 1050 ( KN/m2) Ta thấy C = 0,48 < 0,5ho = 0,6 nên: C = 0,5ho = 0,6 => Vậy : => Thoả mãn cường độ chịu cắt trên tiết diện nghiêng. 7.7.3. Tính toán chịu uốn cho đài cọc: - Để tính thép cho đài chịu mômen uốn người ta coi cánh của đài được ngàm vào các tiết diện đi qua chân cột. Hình 7.10. Sơ đồ tính toán đài chịu uốn 7.7.3.1. Mô men tại mặt ngàm : (7.33) Trong đó : ri Khoảng cách từ mặt ngàm đến tim cột thứ i (m) Pi phản lực đầu cọc thứ i tác dụng lên đáy đài - Ta có : MI = r1.P1 = .r1.Pmax = 1.1719,25 = 1719,25 KNm - Diện tích cốt thép: (7.34) => Chọn 10f25; As = 49,09 cm2. - Khoảng cách trọng tâm các thanh thép: Chọn a =120 mm. - Chiều dài thanh 3560mm. -Thép cấu tạo chọn f14 a=200mm ,với thép tạo khung đài chọn f14 a=200mm để thuận tiện cho thi công. 2.6.Tớnh toaựn ủaứi chũu uoỏn ủaứi M3 ẹeồ xaực ủũnh moõmen uoỏn cuỷa ủaứi ta phaỷi xem ủaứi laứ moọt daàm lieõn tuùc keõ leõn caực goỏi tửùa laứ caực chaõn coọt chũu taỷi troùng laứ caực moõmen taọp chung taùi chaõn coọt vaứ caực phaỷn lửùc ủaàu coùc, caờn cửự vaứo caực trửụứng hụùp taỷi ta thu ủửụùc giaự trũ moõmen Mmax, Mmin. Tửứ sụ ủoà keỏt caỏu, vaứ noọi lửùc taùi chaõn coọt ta coự moõmen taùi chaõn coọt laứ raỏt nhoỷ coi nhử khoõng ủaựng keồ .Vỡ moựng laứ moựng coùc taỷi troùng cuỷa coọt do coùc chũu taỷi laứ chuỷ yeỏu, lụựp ủaỏt dửụựi ủaựy ủaứi coự tham gia nhửng raỏt nhoỷ do ủoự giaỷ thieỏt boỷ qua aựp lửùc cuỷa ủaỏt dửụựi ủaựy ủaứi leõn ủaứi. Coỏt theựp theo phửụng y: Xaực ủũnh Mmin : Choùn lụựp beõtoõng baỷo veọ laứ a = 15cm, ho = 210 - 15 = 195(cm) Dieọn tớch coỏt theựp laứ : Choùn coỏt theựp f22 coự as =3,801cm2) =>soỏ theựp caàn thieỏt laứ: 32 thanh coự As=121,6(cm2) Khoaỷng caựch ủaởt coỏt theựp : , laỏy a = 150(mm) Xaực ủũnh Mmax : Choùn lụựp beõtoõng baỷo veọ laứ a = 15cm, ho = 210 -15 = 195(cm) Dieọn tớch coỏt theựp laứ : Choùn coỏt theựp f28 coự as =6,158(cm2) =>soỏ theựp caàn thieỏt laứ: 44 thanh coự As=270,9(cm2) Khoaỷng caựch ủaởt coỏt theựp : , laỏy a = 100(mm) Coỏt theựp theo phửụng x: Choùn lụựp beõtoõng baỷo veọ laứ a = 15cm, ho = 210 – 10 = 195(cm) Dieọn tớch coỏt theựp laứ : Choùn coỏt theựp f25 coự fa =4,909(cm2) =>soỏ theựp caàn thieỏt laứ: 48 thanh coự Fa=235,6(cm2) Khoaỷng caựch ủaởt coỏt theựp : , laỏy a = 150(mm)