Đề tài Thiết kế chung cư quận 5 thành phố Hồ Chí Minh

nên gĩc xoay đầu cọc = 0. Tính tốn cốt thép đài cọc đơn: Kiểm tra chọc thủng cho đài cọc đơn: Chiều cao đài cọc đã xác định sơ bộ ở phần trên: hđài = 2 m. Điều kiện để đài cọc tuyệt đối cứng : và chọn h =1.2m , ho =1.05m Chiều cao đài cọc phải thoả mãn điều kiện khơng bị cột chọc thủng, thơng thường, gĩc nghiêng của tháp chọc thủng là 450. Sơ đồ xác định tháp chọc thủng cho đài cọc đơn Ta chọn chiều cao đài hđài = 1.2 m và kiểm tra điều kiện để đài khơng bị xuyên thủng: Pxt 0.75 x Rk x Utb x ho Lưc xuyện thủng : Pxt = n.Ptb = 2 x 111.3 =222.6T n : số cọc nằm ngồi phạn vi xuyên thủng Với Rk :khả năng chịu kéo cùa bê tơng Utb : chu vi xuyên thủng, Utb = 4 x (40 + 105) = 580 0.75 x Rk x Utb x ho = 0.75 x 12 x 580 x 105 = 548T Pxt = 222.6T thỏa điều kiện xuyên thủng Tính tốn cốt thép cho đài cọc đơn: Chọn sơ đồ tính là dầm console cĩ mặt ngàm tại tiết diện mép cột và tải trọng tác dụng là tổng phản lực của các cọc nằm ngồi mép cột, sơ đồ tính thép cho đài cọc như trên hình Sử dụng cốt thép CII cĩ Ra = Ra’ = 2800 daN/cm2. Momen tại tiết diện ngàm: M dai= P’.L’ = (111.34+79.559)x0.3+96.638x0.95= 149.08Tm Mngan= P’’.L’ = (111.34+109.16)x0.75= 165.38Tm Diện tích cốt thép trong đài cọc theo mỗi phương được xác định theo cơng thức: cm2 cm2 Chọn 15ø22, a=230cm ( Fa = 47.13) để bố trí cho đài cọc theo cạnh dài Chọn 17ø22, a=170cm ( Fa = 253.41cm2) để bố trí cho đài cọc theo cạnh ngắn Kiểm tra cốt thép trong quá trình cẩu lắp: Cọc được cẩu lắp để vận chuyển và thi cơng , do cọc dài 11.4m nên ta bố trí 2 mĩc cẩu Qúa trình cẩu vận chuyển Qúa trình cẩu lắp Diện tích thép yêu cầu của cọc : Fchọn = 30.41cm2 Ta thấy giá trị mơmen sinh ra trong quá trình vận chuyển và cẩu lắp khơng lớn nên lượng cốt thép đã chọn như trên đảm bảo được yêu cầu cẩu lắp. THIẾT KẾ MĨNG 2B: Tải trọng tác dụng lên mĩng: - Tải trọng truyền xuống mĩng thơng qua hệ khung tại vị trí các chân cột. - Tổ hợp nội lực của cột 2B đã được xác định, chọn tổ hợp nội lực nguy hiểm nhất cho mĩng 2B như sau:(Nmax, Mxtư, Mytư, Qxmax, Qymax) Lực tác dụng tại mặt mĩng 2B Nội lực Mx (T.m) My (T.m) N (T) Qx (T) Qy (T) Giá trị tính tốn 2.32 -2.051 1027.57 2.99 3.4 Giá trị tiêu chuẩn 1.93 -1.71 856.31 2.49 2.83 Xác định sơ bộ chiều sâu đặt mũi cọc, đường kính cọc và chiều sâu đặt đài cọc: - Chọn cọc ép cĩ tiết diên =( 0.4x0.4) m, mũi cọc nằm trong lớp đất 5, tại cao độ -42.1m (so với mặt đất tự nhiên). - Chọn sơ bộ 8f22 , Fa = 30.41cm2 - Dùng bê tơng B30, Rn = 170 daN/cm2, cốt thép CIII cĩ Ra = 3650 daN/cm2 cho cọc. - Chiều cao đài chọn sơ bộ là: hđ = 2 m. - Đài cọc sâu 6.1 m (tính từ mặt đất tự nhiên) nằm trong lớp đất thứ 3. Xác định sức chịu tải của đất nền: Xác định sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu vật lý của đất nền : (PP thống kê tra bảng) Sức chịu tải cho phép của cọc đơn theo đất nền: trong đĩ: ktc – hệ số an tồn, lấy bằng 1.4; Qtc – sức chịu tải tiêu chuẩn, tính tốn theo đất nền của cọc nhồi khơng mở rộng đáy (sách Nền và Mĩng – Lê Anh Hồng _trang 141) với: mR – hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc, mR = 0.7; FC – diện tích mũi cọc, Fc = 0.16 m2; mf – hệ số điều kiện làm việc của đất ở mặt bên của cọc, lấy bằng 1 u – chu vi tiết diện ngang cọc, u = 1.6 m qm – cường độ chịu tải của đất ở dưới mũi cọc , qm = 1450T/m2 L : chiều dài cọc, L = 34 m – chiều dày của lớp đất thứ i (được chia) tiếp xúc với mặt bên cọc – ma sát bên của lớp đất thứ i được chia (m) ở mặt bên của cọc Bảng xác định sức chịu tải của cọc theo đặc tính vật lý của đất nền Lớp đất Số thứ tự lớp mf l(m) z(m) fs (T/m2) mffsl (T/m) 3 1 1 0.17 2.085 3.16 0.54 4 2 1.22 2.78 3.39 4.14 3 1 3.89 3.95 3.95 4 2 5.39 4.08 8.16 5 2 7.39 4.34 8.68 6 2 9.39 4.54 9.08 7 2 11.39 4.74 9.48 8 2 13.39 4.94 9.88 9 2 15.39 5.14 10.28 10 2 17.39 5.34 10.68 11 2 19.39 5.54 11.08 12 2 21.39 5.74 11.48 13 2 23.39 5.94 11.88 14 2 25.39 6.14 12.28 15 2 27.39 6.34 12.68 16 2 29.39 6.54 13.08 17 2 31.39 6.71 13.42 18 2 33.39 6.87 13.74 5 19 1.61 35.195 10 16.10 ∑m.f.l 190.60 (T/m) Xác định sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ của đất nền c, : Sức chịu tải cho phép của cọc tính theo cơng thức: trong đĩ: Qf – sức chịu tải cực hạn do ma sát bên Qm – sức chịu tải cực hạn do sức chống dưới mũi cọc Tính tốn sức chịu tải cực hạn do ma sát bên: trong đĩ: u – chu vi ngồi của tiết diện ngang, u = 1.6m li – chiều dày của lớp đất thứ i tiếp xúc với mặt bên cọc fsi – ma sát đơn vị diện tích mặt bên cọc, tính theo cơng thức: với: +Ca – lực dính giữa thân cọc và đất; + ja – gĩc ma sát giữa cọc và đất nền; ( Lấy Ca = 0.8C, ja = 0.8j với C, j là lực dính và gĩc ma sát trong của đất nền) + Vi – ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng do trọng lượng bản thân cột đất tính tại giữa lớp đất Khi khơng cĩ mực nước ngầm: Khi cĩ mực nước ngầm: + KS – hệ số áp lực ngang trong đất, với cọc khoan nhồi thì xác định Bảng xác định sức chịu tải cực hạn do ma sát bên Qf Lớp đầt Li(m) hi (m) Ci (T/m2) j (O) g (T/m3) s (T/m2) K fs (T/m2) Qf (T) 3 0.17 2.085 2.39 14.63 1.904 3.97 0.897 2.31 0.63 4 32.22 18.28 0.41 27.9 1.888 16.23 0.638 3.91 201.66 5 1.61 35.2 4.97 15.27 2.013 35.66 0.884 9.47 24.39 ∑Qf 226.68 Tính tốn sức chịu tải cực hạn do sức chống dưới mũi cọc: trong đĩ: Fc – diện tích tiết diện mũi cọc, Fc = 0.16 m2; γ – dung trọng đất nền dưới mũi cọc T/m3; D – tiết diện cọc, D = 0.4 m; C – lực dính đất nền dưới mũi cọc, C = 4.97 T/m2; = = 30.7 T/m2 Nc, Nq, Nγ – hệ số sức chịu tải phụ thuộc chủ yếu vào gĩc ma sát trong và hình dạng mũi cọc. Do cọc cĩ tiết diện bé nên ta bỏ qua giá trị j= 15.270 => Nc =45, Nq =7 (Bảng tra 4.1/137-S.Nền và mĩng –Lê Anh Hồng) Qm = 0.16x(4.97x45+ 7x30.7) = 70.1T Sức chịu tải cho phép: Vậy sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo các đặc trưng đất nền được chọn: Qa = min = 136.73 T. Khả năng chịu tải do vật liệu cọc: Pvl = φ.(Rn.Fc + Ra.Fa) = 0.8x(170x1600+3650 x 30.41) = 306.4T Để cọc cĩ thể hạ đến độ sâu thiết kế thì giá trị vật liệu phải lớn hơn giá tri cực hạn của đất nền: Qu= Qm+Qf =226.68+70.14=296.85 < Pvl thỏa. Xác định số lượng cọc và sơ đồ bố trí cọc trong đài: Xác định sơ bộ số lượng cọc: Cơng thức xác định sơ bộ số lượng cọc như sau: Chọn n = 11cọc trong đĩ: Ntt – lực dọc tác dụng lên mặt mĩng, Ntt = 1027.57T; K – hệ số kể đến ảnh hưởng của momen. Sơ đồ bố trí cọc trong đài mĩng 2B: Diện tích thực tế của đài cọc: F đài = 3x4.4= 13.2 m2 Kiểm tra tải trọng dọc trục tác dụng lên từng cọc trong nhĩm: Tải trọng dọc trục lớn nhất và nhỏ nhất do cơng trình tác dụng lên cọc trong nhĩm : trong đĩ: Pott – tải trọng thẳng đứng tính tốn tại đáy đài P0tt = Ntt + Wqu = 1027.57 + 13.2x2x2.5 = 1093.57T Moy – momen xoay quanh trục Oy tại đáy đài M0y = My + Qx.h = 2.051 + 2.99x2 = 8.031 Tm Mox – momen xoay quanh trục Ox tại đáy đài M0x = Mx + Qy.h = 2.322 + 3.4x2 = 9.122 Tm x – khoảng cách từ tim cọc đến trục Oy; y – khoảng cách từ tim cọc đến trục Ox. P1(T) P2(T) P3(T) P4(T) P5(T) P6(T) P7(T) P8(T) P9(T) P10(T) P11(T) 101.5 100.7 100.2 99.6 97.5 98.1 98.7 99.2 98.9 99.4 99.97 Kiểm tra: Pmaxtt + Pc = 101.54+14.96= 116.5T < Qa = 136.73T Pmintt = 97> 0 (cọc chỉ chịu nén). Vậy, cọc thiết kế đảm bảo được khả năng chịu tải dọc trục. Và cọc chỉ chịu nén nên khơng cần kiểm tra cọc chịu lực nhổ. 6. Xác định độ lún cho mĩng 2B (theo trạng thái giới hạn II): a. Xác định kích thước khối mĩng qui ước: Người ta quan niệm rằng nhờ ma sát giữa mặt xung quanh cọc và đất, tải trọng của mĩng được truyền trên diện tích rộng hơn, xuất phát từ mép ngồi cọc tại đáy đài và nghiêng một gĩc a được tính như sau: Độ lún của nền mĩng cọc được tính theo độ lún của nền khối mĩng qui ước. Khi đĩ: Kích thước khối mĩng qui ước: Lm= L’ + 2Ltga = 4+ 2x34x tg(6.8) = 12.1 m Bm = B’ + 2Ltga = 2.6+ 2x34x tg(6.8) = 10.7 m với: L’: khoảng cách giữa 2 mép biên cọc theo phương dài B’ : khoảng cách giữa 2 mép biên cọc theo phương ngắn L: chiều dài cọc tính từ đáy đài đến mũi cọc. Diện tích đáy khối mĩng qui ước: F = 129.47 b. Chuyển tải trọng về trọng tâm đáy khối mĩng qui ước: Tải trọng đứng: N0 = Ntc+ Gđài + Gđất + Gcọc trong đĩ: Ntc – tải trọng tiêu chuẩn tại cao trình mặt đài, Ntt /1.2 = 856.31 T Gđài – trọng lượng đài Gđài = Fhγtb = 138.75x2x2.5= 693.75 T; Gđất – trọng lượng các lớp đất từ đáy đài đến mũi cọc (cĩ xét đến đẩy nổi) Gđất = (F- ΣFcọc)x ΣhiγiII = (129.47-1.76)x(0.17x1.904+32.22x0.888+1.61x1.013) = 3903.6T Gcọc – trọng lượng cọc Gcọc = ncFcLγđn = 11x0.16x34 = 59.84 T N0 = 856.31+ 693.75+3903.6+59.84= 5513.5T Momen: Momen tiêu chuẩn tại tâm đáy khối mĩng qui ước: M0 = Mtc + Qtc(L + hđài) Suy ra: M0xtc = 1.93 + 2.49 x (34+2) = 91.57Tm M0ytc = 1.71 + 2.38 x (34+2) = 87.39 Tm. c. Tính áp lực của đáy khối mĩng qui ước truyền cho nền: Độ lệch tâm: Áp lực tiêu chuẩn ở đáy khối mĩng qui ước: T/m2 T/m2 T/m2 d. Xác định cường độ tính tốn của đất nền tại đáy khối mĩng qui ước: trong đĩ: ktc – hệ số độ tin cậy, ktc = 1.1 (trang 33_s.nền và mĩng _Lê Anh Hồng) m1, m2 – hệ số điều kiện kàm việc của đất nền, m1 = 1.2, m2 = 1.2 Bm – cạnh ngắn của khối mĩng qui ước, Bm = 10.7 m; Zm – chiều cao khối mĩng qui ước, Zm = 36 m; γ'II – dung trọng của lớp đất dưới đáy khối mĩng qui ước (cĩ kể đến đẩy nổi) γ’II = 2.013– 1 = 1.013 T/m3 γ’I – dung trọng trung bình của các lớp đất từ đáy khối mĩng qui ước trở lên (cĩ kể đến đẩy nổi); = 0.9T/m3 A, B, D – hệ số tùy thuộc gĩc ma sát trong của đất dưới đáy khối mĩng qui ước; j = 15.27 0, tra bảng được A=0.33, B=2.33, D=4.89 (trang 8_s.nền và mĩng _Lê Anh Hồng) C – lực dính đơn vị của đất dưới đáy khối mĩng qui ước, C = 4.97 T/m2 h0 – chiều sâu nền tầng hầm, h0 = 6.1m. Suy ra : = 135.5T/m2 Kiểm tra điều kiện: T/m2 < 1.2Rtc = 162.6T/m2 T/m2 < Rtc = 135.5/m2 Do đĩ cĩ thể tính tốn độ lún của nền đất dưới khối mĩng qui ước theo quan niệm nền biến dạng đàn hồi tuyến tính. e. Xác định độ lún của mĩng cọc khoan nhồi đài đơn: - Ứng suất gây lún tại đáy khối mĩng qui ước: T/m2 - Chia đất nền dưới đáy mĩng khối qui ước thành các lớp bằng nhau cĩ chiều dày h = 1m. - Từ điều kiện: Þ Xác định Z. Cơng thức tính tốn độ lún (trang172_s.nền và mĩng _Lê Anh Hồng) với: β i = 0.74 (đất sét) hi – chiều dày phân tố thứ i, hi = 1 m – ứng suất gây lún ở giữa lớp phân tố thứ i, với hệ số Ko (trang 30_s.nền và mĩng _Lê Anh Hồng) Từ e, p ta suy ra các đặc trưng nén lún a.a0, E0 Eo–mođun biến dạng trung bình của lớp đất thứ 5 dưới mũi cọc: E1-2 E2-4 E4-8 kG/cm2 56.667 113.98 224 Lấy E0 = 113.98 kG/cm2 Sơ đồ xác định bt và gl cho mĩng cọc đài đơn Tính tốn độ lún cho mĩng cọc đài đơn Z (m) hi (m) σbt (T/m2) Ko σgl (T/m2) 0.2*σbt (T/m2) σtb (daN/cm2) Eo (daN/cm2) Si (cm) 1 1 31.713 0.982 11.68 6.34 113.98 1.16 0.75 2 1 32.726 0.964 11.44 6.55 1.10 0.72 3 1 33.739 0.904 10.65 6.75 1.02 0.66 4 1 34.752 0.832 9.80 6.95 0.93 0.60 5 1 35.765 0.753 8.73 7.15 0.82 2.73 6 1 36.778 0.667 7.70 7.36 0.72 0.47 7 1 37.791 0.586 6.78 7.56  ∑Si 5.94 Độ lún cuối cùng: S = 5.94 cm < Sgh = 8 cm Như vậy, mĩng 2B được thiết kế thoả mãn yêu cầu về độ lún. 7. Tính tốn cốt thép đài cọc đơn: Kiểm tra chọc thủng cho đài cọc đơn: Chiều cao đài cọc đã xác định sơ bộ ở phần trên: hđài = 2 m. Điều kiện để đài cọc tuyệt đối cứng : và Chiều cao đài cọc phải thoả mãn điều kiện khơng bị cột chọc thủng, thơng thường, gĩc nghiêng của tháp chọc thủng là 450. Sơ đồ xác định tháp chọc thủng cho đài cọc đơn Ta chọn chiều cao đài hđài = 1.2 m và kiể tra điều kiện để đài khơng bị xuyên thủng: Pxt 0.75 x Rk x Utb x ho Lưc xuyện thủng : Pxt = n.Ptb = 4 x 101.29 =405.16T n : số cọc nằm ngồi phạn vi xuyên thủng Với Rk :khả năng chịu kéo cùa bê tơng Utb : chu vi xuyên thủng, Utb = 4 x (40 + 125) = 660 0.75 x Rk x Utb x ho = 0.75 x 12 x 660 x 125 = 742.5T Pxt = 405.16T thỏa điều kiện xuyên thủng Tính tốn cốt thép cho đài cọc đơn: Chọn sơ đồ tính là dầm console cĩ mặt ngàm tại tiết diện mép cột và tải trọng tác dụng là tổng phản lực của các cọc nằm ngồi mép cột, sơ đồ tính thép cho đài cọc như trên hình : Chiều cao đài cọc hđài = 1.2 m => h0 = 1.2 – 0.15 = 1.05 m. Sử dụng cốt thép CII cĩ Ra = Ra’ = 2800 daN/cm2. Momen tại tiết diện ngàm: P = (101.29+97.54)/2 = 99.42T M ngắn= P’.L’ = 0.75x4x99.42= 298.25Tm Mdài= P’’.L’ = 2x99.42x0.25+99.42x0.85+2x99.42x1.45= 422.54 Tm Diện tích cốt thép trong đài cọc theo mỗi phương được xác định theo cơng thức: cm2 cm2 Chọn 23ø25, a=130cm ( Fa = 112.9cm2) để bố trí cho đài cọc theo cạnh ngắn Chọn 33ø25, a=130cm ( Fa = 137.45cm2) để bố trí cho đài cọc theo cạnh dài Kiểm tra cốt thép trong quá trình cẩu lắp: Cọc được cẩu lắp để vận chuyển và thi cơng , do cọc dài 11.4m nên ta bố trí 2 mĩc cẩu Qúa trình cẩu vận chuyển Qúa trình cẩu lắp Diện tích thép yêu cầu của cọc : Fchọn = 30.41cm2 Ta thấy giá trị mơmen sinh ra trong quá trình vận chuyển và cẩu lắp khơng lớn nên lượng cốt thép đã chọn như trên đảm bảo được yêu cầu cẩu lắp. CHƯƠNG II : TÍNH TỐN MĨNG CỌC KHOAN NHỒI ƯU, NHƯỢC ĐIỂM VÀ PHẠM VI ÁP DỤNG: Các cơng trình nhà cao tầng thường cĩ tải trọng truyền xuống mĩng lớn, với điều kiện địa chất cơng trình ở Thành phố Hồ Chí Minh tầng đất tốt nằm ở độ sâu lớn, lại trong vùng dân cư đơng đúc, thường là xây chen cho nên cọc khoan nhồi được dùng khá nhiều. Trong xây dựng cầu, cọc nhồi đường kính lớn cũng đã được ứng dụng làm mĩng cầu Việt Trì, cầu Mỹ Thuận Ưu điểm Sức chịu tải lớn, cĩ thể đạt hàng nghìn tấn. Số lượng cọc cho mỗi mĩng ít. Khi thi cơng khơng gây chấn động đáng kể nên khơng ảnh hưởng về phương diện chấn động đối với cơng trình lân cận. Khơng gây tiếng ồn đáng kể như khi đĩng cọc. Nếu chịu tải đúng tâm thì cĩ thể khơng đặt cốt thép cho cọc mà chỉ cần đặt thép chờ để liên kết vời đài cọc hoặc với cột, do vậy tiết kiệm được thép Nhược điểm Giá thành cịn cao so với các loại cọc khác. Khi thi cơng, việc giữ thành hố khoan cĩ thể rất khĩ khăn. Khi khoan để tạo cọc nhồi đường kính lớn gần mĩng các ngơi nhà đang sử dụng nếu khơng dùng ống chống vách đầy đủ hay khơng dùng cọc ván để kè neo cẩn thận thì mĩng cơng trình lân cận cĩ thể bị hư hỏng. Chất lượng bêtơng cọc thường thấp vì khơng được đầm. Trong thực tế gặp khơng ít trường hợp cọc nhồi bị khuyết tật trầm trọng. Khi cọc đã thi cơng xong nếu phát hiện ra khuyết tật trầm trọng thì việc xử lý gặp rất nhiều khĩ khăn và rất tốn kém. Khi cọc nhồi đường kính lớn cĩ chiều dài lớn thì trọng lượng bản thân của cọc tính đến chân cọc sẽ lớn làm tăng tải trọng truyền xuống nền. Phạm vi áp dụng: Thích hợp với tất cả các loại nền đất, đá. Thích hợp cho mĩng cĩ tải trọng lớn như: nhà cao tầng cĩ tầng hầm, các cơng trình cầu, v.v.. . THIẾT KẾ MĨNG CỌC KHOAN NHỒI ĐÀI ĐƠN MĨNG 2A: Theo TCXD 205 : 1998, cọc và mĩng cọc được thiết kế theo các trạng thái giới hạn. Trạng thái giới hạn của mĩng cọc được phân thành hai nhĩm: Nhĩm thứ nhất gồm các tính tốn: + 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 mĩng. Nhĩm thứ hai gồm các tính tốn: + Độ lún của nền cọc và mĩng. +Chuyển vị ngang của cọc và mĩng. +Hình thành vết nứt trong cọc và đài cọc bằng bê tơng cốt thép. Tải trọng tác dụng lên mĩng - Tải trọng truyền xuống mĩng thơng qua hệ khung tại vị trí các chân cột. - Tổ hợp nội lực của cột 2A đã được xác định, chọn tổ hợp nội lực nguy hiểm nhất cho mĩng 2A như sau:(Nmax, Mxtư, Mytư, Qxmax, Qymax) Lực tác dụng tại mặt mĩng 2A Nội lực Mx (T.m) My (T.m) N (T) Qx (T) Qy (T) Giá trị tính tốn 5.31 2.58 607.83 2.88 30.72 Giá trị tiêu chuẩn 4.425 2.15 506.53 2.4 25.6 Xác định sơ bộ chiều sâu đặt mũi cọc, đường kính cọc, chiều sâu đặt đài cọc: - Chọn cọc nhồi cĩ đường kính d = 0.8 m, mũi cọc nằm trong lớp đất 7, tại cao độ -54m (so với mặt đất tự nhiên). - Chọn sơ bộ 16 f14, Fa = 24.62cm2 - Dùng bê tơng B30, Rn = 170 daN/cm2, cốt thép CII cĩ Ra = 2800 daN/cm2 cho tồn bộ phần đài cọc và cọc. - Chiều cao đài chọn sơ bộ là: hđ = 2 m. - Đài cọc sâu -6.1 m (tính từ mặt đất tự nhiên) nằm trong lớp đất thứ 3. Xác định sức chịu tải của đất nền: Xác định sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo chỉ tiêu vật lý của đất nền : (PP thống kê tra bảng) Sức chịu tải cho phép của cọc đơn theo đất nền: trong đĩ: ktc – hệ số an tồn, lấy bằng 1.75 Qtc – sức chịu tải tiêu chuẩn, tính tốn theo đất nền của cọc nhồi khơng mở rộng đáy, xác định theo cơng thức: (sách Nền và Mĩng – Lê Anh Hồng _trang 141) với: mR – hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc, mR = 1 FC – diện tích mũi cọc, Fc = pd2/4 = 3.14´0.82/4 = 0.502 m2; mf – hệ số điều kiện làm việc của đất ở mặt bên của cọc, lấy bằng 0.6 u – chu vi tiết diện ngang cọc, u = pd = 3.14x0.8= 2.512 m; qm – cường độ chịu tải của đất ở dưới mũi cọc qm = 0.75b(gI’dpAk0 + agILBk0) trong đĩ: b, Ak0,a, Bk0: hệ số khơng thứ nguyên gI’: trị tính tốn của trọng lượng thể tích đất ở phía dưới mũi cọc (cĩ kể đến đẩy nổi); gI : trị tính tốn trung bình (theo các lớp) của trọng lượng thể tích đất ở phía trên mũi cọc (cĩ kể đến đẩy nổi); L : chiều dài cọc, L = 46 m; dp : đường kính của cọc nhồi, dp = 0.8 m. Ta cĩ: jI = 33.250 Þ b = 0.249; Ak0= 51.44; a = 0.67; Bk0 = 92.53; g’I = 1.987 -1.0 = 0.987 T/m3 gI = T/m3 Þ qm = 0.75b(gI’dpAk0 + agILBk0) = 0.75x0.249(0.987x0.8x51.44+ 0.67x0.994x46x92.53) = 536.96T/m2 – chiều dày của lớp đất thứ i (được chia) tiếp xúc với mặt bên cọc; – ma sát bên của lớp đất thứ i được chia (m) ở mặt bên của cọc Bảng xác định sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo đặc tính vật lý của đất nền Lớp đất Số thứ tự lớp mf l(m) z(m) fs (T/m2) mffsl (T/m) 3 1 0.6 0.17 2.085 3.16 0.32 4 2 1.22 2.78 3.39 2.48 3 1 3.89 3.95 2.37 4 2 5.39 4.08 4.90 5 2 7.39 4.34 5.21 6 2 9.39 4.54 5.45 7 2 11.39 4.74 5.69 8 2 13.39 4.94 5.93 9 2 15.39 5.14 6.17 10 2 17.39 5.34 6.41 11 2 19.39 5.54 6.65 12 2 21.39 5.74 6.89 13 2 23.39 5.94 7.13 14 2 25.39 6.14 7.37 15 2 27.39 6.34 7.61 16 2 29.39 6.54 7.85 17 2 31.39 6.71 8.05 18 2 33.39 6.87 8.24 5 19 1.42 35.1 10 8.52 20 1 36.31 10 6.00 21 2 37.81 10 12.00 22 2 39.81 10 12.00 23 2 41.81 10 12.00 24 2 43.81 10 12.00 6 25 1.25 45.44 10 7.50 7 26 1.84 46.98 7 7.73  ∑ mffsl 182.45 (T/m) Xác định sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo chỉ tiêu cường độ của đất nền c, : Sức chịu tải cho phép của cọc tính theo cơng thức: trong đĩ: Qf – sức chịu tải cực hạn do ma sát bên; Qm – sức chịu tải cực hạn do sức chống dưới mũi cọc; - Tính tốn sức chịu tải cực hạn do ma sát bên trong đĩ: u – chu vi ngồi của tiết diện ngang, u = 2.512m; li – chiều dày của lớp đất thứ i tiếp xúc với mặt bên cọc; fsi – ma sát đơn vị diện tích mặt bên cọc, tính theo cơng thức: với: +Ca – lực dính giữa thân cọc và đất; + ja – gĩc ma sát giữa cọc và đất nền; ( Lấy Ca = 0.7C, ja = 0.7j với C, j là lực dính và gĩc ma sát trong của đất nền) + Vi – ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng do trọng lượng bản thân cột đất tính tại giữa lớp đất Khi khơng cĩ mực nước ngầm: Khi cĩ mực nước ngầm: + KS – hệ số áp lực ngang trong đất, với cọc khoan nhồi thì xác định Bảng xác định sức chịu tải cực hạn do ma sát bên Qf Lớp đầt Li(m) hi (m) Ci (T/m2) j (O) g (T/m3) s (T/m2) K fs (T/m2) Qf (T) 3 0.17 2.085 2.39 14.63 1.904 3.97 0.90 2.31 0.99 4 32.22 18.28 0.41 27.9 1.888 16.23 0.64 3.97 320.98 5 10.42 39.6 4.97 15.27 2.013 40.11 0.88 10.18 266.57 6 1.25 45.44 3.73 17.78 1.999 45.39 0.83 10.98 34.47 7 1.84 46.98 0.49 33.25 1.987 46.37 0.54 11.16 51.57 674.59 - Tính tốn sức chịu tải cực hạn do sức chống dưới mũi cọc trong đĩ: Fc – diện tích tiết diện mũi cọc, Fc = 0.502 m2; γ – dung trọng đất nền dưới mũi cọc T/m3; D – đường kính cọc, D= 0.8 m; C – lực dính đất nền dưới mũi cọc, C = 0. 49 T/m2; = =42.69 T/m2 Nc, Nq, Nγ – hệ số sức chịu tải phụ thuộc chủ yếu vào gĩc ma sát trong và hình dạng mũi cọc. j= 33.250 => Nc =47, Nq =28.09, N =38.77 (Bảng tra 4.1/137-S.Nền và mĩng –Lê Anh Hồng) Qm = 0.502x(0.49x47+ 28.09x42.69+ 0.987x0.8x38.77) = 628.9T Sức chịu tải cho phép: Vậy sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo các đặc trưng đất nền được chọn: Qa = min = 418.9 T. Xác định số lượng cọc và sơ đồ bố trí cọc trong đài: Xác định sơ bộ số lượng cọc: Cơng thức xác định sơ bộ số lượng cọc như sau: Chọn n = 2 cọc. trong đĩ: Ntt – lực dọc tác dụng lên mặt mĩng, Ntt = 607.83T; K – hệ số kể đến ảnh hưởng của momen. Sơ đồ bố trí cọc trong đài mĩng 2A: Diện tích thực tế của đài cọc: F đài = 6.4 m2 Kiểm tra tải trọng dọc trục tác dụng lên từng cọc trong nhĩm: Tải trọng dọc trục lớn nhất và nhỏ nhất do cơng trình tác dụng lên cọc trong nhĩm : trong đĩ: Pott – tải trọng thẳng đứng tính tốn tại đáy đài; P0tt = Ntt + Wqu = 607.83 + 1.1x6.4x2x2.5 = 643.03T Moy – momen xoay quanh trục Oy tại đáy đài; M0y = My + Qx.h = 2.58 + 2.88x2 = 8.34 Tm Mox – momen xoay quanh trục Ox tại đáy đài; M0x = Mx + Qy.h = 5.31 + 30.72x2 = 66.75 Tm x – khoảng cách từ tim cọc đến trục Oy; y – khoảng cách từ tim cọc đến trục Ox. P1 (T) P2(T) 352.95 346 Kiểm tra: Pmaxtt + Pbt = 352.95+63.5 = 416.45 < Qa = 418.9 T Pmintt = 346> 0 (cọc chỉ chịu nén). Vậy, cọc thiết kế đảm bảo được khả năng chịu tải trọng dọc trục. Và cọc chỉ chịu nén nên khơng cần kiểm tra cọc chịu lực nhổ. 6. Xác định độ lún cho mĩng cọc khoan nhồi đài đơn (theo trạng thái giới hạn II) Xác định kích thước khối mĩng qui ước Người ta quan niệm rằng nhờ ma sát giữa mặt xung quanh cọc và đất, tải trọng của mĩng được truyền trên diện tích rộng hơn, xuất phát từ mép ngồi cọc tại đáy đài và nghiêng một gĩc a được tính như sau: Độ lún của nền mĩng cọc được tính theo độ lún của nền khối mĩng qui ước. Khi đĩ: Kích thước khối mĩng qui ước: Lm = L’ + 2Ltga = 3.2 + 2x46x tg(6.23) = 13.24m Bm = L’ + 2Ltga = 0.8 + 2x46x tg(6.23) = 10.84 m với: L’_khoảng cách giữa 2 mép cọc biên theo phương x B’_khoảng cách giữa 2 mép cọc biên theo phương y L _chiều dài cọc tính từ đáy đài đến mũi cọc. Diện tích đáy khối mĩng qui ước: F = 143.52 m2 Chuyển tải trọng về trọng tâm đáy khối mĩng qui ước: Tải trọng đứng N0 = Ntc+ Gđài + Gđất + Gcọc trong đĩ: Ntc – tải trọng tiêu chuẩn tại cao trình mặt đài, Ntt /1.2 = 506.53 T; Gđài – trọng lượng đài và đất phía trên đài Gđài = Fhγtb = 143.52x2x2.5 = 717.61 T; Gđất – trọng lượng các lớp đất từ đáy đài đến mũi cọc (cĩ xét đến đẩy nổi) Gđất = (AB- ΣFcọc)x ΣhiγiII = (143.52-5.024)x(0.17x1.904+32.22x0.888+10.42x1.013+1.25x0.999+ 1.84x0.987) = 5893.7 T Gcọc – trọng lượng cọc Gcọc = ncFcLγđn = 2x0.502x46x2.5 = 115.46T. Vậy: N0 = 506.53 + 717.61 + 5893.7 + 115.46 = 7233.3 T. Momen: Momen tiêu chuẩn tại tâm đáy khối mĩng qui ước: M0 = Mtc + Qtc(L + hđài) Suy ra: M0xtc = 4.425 + 2.4 x(46+2) = 119.63Tm M0ytc = 2.15+25.6x(46+2) = 1230.95 Tm. c. Tính áp lực của đáy khối mĩng qui ước truyền cho nền: Độ lệch tâm: Áp lực tiêu chuẩn ở đáy khối mĩng qui ước: T/m2 T/m2 T/m2 d. Xác định cường độ tính tốn của đất nền tại đáy khối mĩng qui ước: trong đĩ: ktc – hệ số độ tin cậy, ktc = 1.1 (trang 33_s.nền và mĩng _Lê Anh Hồng) m1, m2 – hệ số điều kiện kàm việc của đất nền, m1 = 1.2, m2 = 1.2 Bm – cạnh ngắn của khối mĩng qui ước, Bm = 10.84m; Zm – chiều cao khối mĩng qui ước, Zm = 45.9 m; γ'II – dung trọng của lớp đất dưới đáy khối mĩng qui ước (cĩ kể đến đẩy nổi); γ’II = 1.987 – 1 = 0.987 T/m3 γ’I – dung trọng trung bình của các lớp đất từ đáy khối mĩng qui ước trở lên (cĩ kể đến đẩy nổi); = 0.9T/m3 A, B, D – hệ số tùy thuộc gĩc ma sát trong của đất dưới đáy khối mĩng qui ước; j = 33.25 0, tra bảng được A=1.46, B=6.88, D=8.94; (trang 8_s.nền và mĩng _Lê Anh Hồng) C – lực dính đơn vị của đất dưới đáy khối mĩng qui ước, C = 0.049 daN/cm2 = 0.49 T/m2 h0 – chiều sâu nền tầng hầm, h0 = 6.1m. Suy ra : = 398.24 T/m2 Kiểm tra điều kiện: T/m2 < 1.2Rtc = 477.9T/m2 T/m2 < Rtc = 398T/m2 Do đĩ cĩ thể tính tốn độ lún của nền đất dưới khối mĩng qui ước theo quan niệm nền biến dạng đàn hồi tuyến tính. e. Xác định độ lún của mĩng cọc khoan nhồi đài đơn: Ứng suất gây lún tại đáy khối mĩng qui ước: T/m2 Chia đất nền dưới đáy mĩng khối qui ước thành các lớp bằng nhau cĩ chiều dày h = 1m. Từ điều kiện: Þ Xác định Z. Thấy : Cơng thức tính tốn độ lún : với: - β i = 0.74, lấy theo qui phạm; - hi – chiều dày phân tố thứ i, hi = 1 m; - – ứng suất gây lún ở giữa lớp phân tố thứ i, với hệ số Ko (trang 30_s.nền và mĩng _Lê Anh Hồng) Từ e, p ta suy ra các đặc trưng nén lún a.a0,E0 - Eo–mođun biến dạng trung bình của lớp đất thứ 5 dưới mũi cọc: E1-2 E2