Tính sức chịu tải của cọc

Sức chịu tải của cọc theo vật liệu P_VL = m.υ.(R_b.F_b + R_a.F_a)

Trong đó:

m: Hệ số điều kiện làm việc phụ thuộc loại cọc và số l-ợng cọc trong móng.

: Hệ số uốn dọc

ở đây chọn m = 1; υ = 1

F_a: Diện tích cốt thép, F_a = 10,18cm² F_b: Diện tích phần bê tông

F_b = F_c – F_a = 0,3.0,3 - 12,56.10^-4 = 892.10^-4 (m²)

→ PVL = 1.1.(1300.892.10^-4 + 2,8.10⁴.12,56.10^-4) = 1511,3 KN Sức chịu tải của cọc theo đất nền

- Xác định theo kết quả TN₀ trong phòng (ph-ơng pháp thống kê) Sức chịu tải của cọc theo đất nền đ-ợc xác định theo công thức P_gh = Q_s + Q_c

Sức chịu tải tính toán: P_đ =

s gh

F P

Q_s : Ma sát giữa cọc và đất xung quanh cọc; Q_s =

n

i

i i i

i u l

1

. .

Q_c : Lực kháng mũi cọc; Q_c = α₂. R.F Trong đó:

đề tài: chung c- cao tầng quận d-ơng kinh- hải phòng.

α1, α2: Hệ số điều kiện làm việc của đất với cọc vuông, hạ bằng ph-ơng pháp ép nên α₁ = α₂ = 1

F = 0,3.0,3 = 0,09 m²

u_i: Chu vi cọc, u_i = 0,3. 4 = 1,2m

R: Sức kháng giới hạn của đất ở mũi cọc. Mũi cọc đặt ở lớp sét rắn, độ sâu mũi cọc H_m = 3 + 4,6 + 3,6 + 1,5 = 12,7 m, tra bảng đ-ợc R = 12574,4 KN

1

2

3

3m4,6m3,6m

4

1,5m1,8m -13,0m

τi: Lực ma sát trung bình của lớp đất thứ i quanh mặt cọc. Chia đất thành các lớp phân tố, chiều dày mỗi lớp < 2m nh- hình vẽ. Ta lập bảng tra đ-ợc τ_i theo giá trị độ sâu trung bình l_i của mỗi lớp và loại đất, trạng thái đất.

STT Loại đất

h_i m

l_i m

τ_i T/m² 1 Sét pha, nhão

2 Sét dẻo

2,75 1,5 2,30

3,25 1,5 2,52

4,80 1,6 2,79

3 Cát nhỏ, chặt vừa, ẩm bão hoà 5,7 1,6 4,25

7,5 1,8 4,46

4 Sét rắn 9,15 1,5 6,42

P_gh = 1257,44.0,09 + 2,52.1,5 + 2,52.1,5 + 2,79.1,6 + 4,25.1,8 +4,46.1,8 + 6,42.1,5 = 138,96 T/m²= 1389,6 KN/m²

đề tài: chung c- cao tầng quận d-ơng kinh- hải phòng.

→ P = 46, 32 3

Pgh

T=463,2 KN

Sức chịu tải theo thí nghiệm xuyên tĩnh P_đ =

2 2

s c s

gh Q Q

F

P

Trong đó:

+ Q_c = k. q_cm. F: sức cản phá hoại của đất ở mũi cọc

k : Hệ số phụ thuộc loại đất và loại cọc, tra bảng có k = 0,55

→ Q_c = 0,55.510.0,09 = 26,25 (T) =262,5 KN + Q_s = _i

n

i i

ci h U. q .

1

: Sức kháng ma sát của đất ở thành cọc

α_i : Hệ số phụ thuộc vào loại đất và loại cọc, biện pháp thi công, tra bảng có:

α2 = 30; h₁ = 2,6 m; q_c2 = 205 T/m² =2050 KN/m² α₃ = 100; h₃ = 3,6m; q_c3 = 640 T/m²=6400 KN/m² ( Lớp 1 đất yếu nên bỏ qua )

α4 = 40; h₄ = 0,5m; q_c4 = 510 T/m²=5100 KN/m²

→ Q_s = 1,2.(²⁰⁵.2,6 ⁶⁴⁰.3,6 ⁵¹⁰.0,5) 62,52

30 100 40 T=625,2 KN

Vậy P = ^{26, 25 62,52} 44,39

2 2 T= 443,9 KN

Sức chịu tải của cọc theo kết quả TN₀ xuyên tiêu chuẩn

s s c

F Q

P Q với F_s = 2 3

+ Q_c = K₁.N_tb.F_c: sức kháng phá hoại của đất ở mũi cọc

→ Q_c = 400. 28. 0,09 = 1008 (KN); (Với cọc ép: K₁ = 400, K₂ = 2) + Q_s = K₂.

n

i

i il N U

1

.

. (= K₂.U.L.N_tb): sức kháng ma sát của đất ở thành cọc (Với cọc ép: K₁ = 400, K₂ = 2)

→ Q_s = 2.1,2.(12.4,1+23.4,1) = 344,4 (T) = 3444 KN [P] = ^{1008 344, 4} 45,06

3 T = 450,6 KN

Vậy sức chịu tải của cọc lấy theo kết quả TN₀ xuyên tĩnh [P] = 443,9 KN 5.3.2. Tính toán độ bền bản thân cọc

- Khi vận chuyển cọc:

đề tài: chung c- cao tầng quận d-ơng kinh- hải phòng.

-M1

a _M a

1 +

Tải trọng phân bố q = γ. F. n

Trong đó: n: hệ số động ( n = 1,5 )

→ q = 2,5.0,3.0,3.1,5 = 0,34 T/m = 3,4 KN/m

Chọn a sao cho M⁺₁≈ M^-₁ → a = 0,207.l_c = 0,207.6 ≈ 1,24 m M₁ =

2 2

. 0,34.1,24

0, 26

2 2

q a Tm= 2,6 KNm

-Khi treo cọc lên giá búa:

+

M2

b

M₂

-để M⁺₂≈ M^-₂ → b = 0,294.L_c = 1,76 m M₂^- =

. 2

2 0,53

q b Tm = 5,3 KNm Ta thấy M₁ < M₂ nên ta dùng M₂ để tính toán

Chọn lớp bảo vệ của cọc là a’ = 3cm

→ h₀ = 30-3 = 27 (cm)

→ ^{2 2}

0

0,53 1,16

0, 9. . 0, 9.0, 27.2,7

a

a

F M cm

h R

Cốt thép dọc chịu mômen uốn của cọc là 2 20 có F_a = 6,28 cm² > 1,16 cm²

→ Cọc đủ khả năng chịu lực Tính toán thép làm móc cẩu

Dùng thép 8 có F_a = 0,503 cm² Lực Q mà 1 móc cẩu phải chịu là

10.2,5.0, 32

2 2 1,13

c m

Q Q T = 11,3 KN

Lực Q_n mà 1 nhánh của móc cẩu phải chịu là Q_n = Q_m / 2 = 5,6 KN

Thép 8, F_a = 0,503 cm², R_s = 280000 KN/m²

đề tài: chung c- cao tầng quận d-ơng kinh- hải phòng.

Khả năng chịu lực của thép:

A = R_a . F_a = 28.0,503 = 14,08 KN Q_n = 5,6 < A = 14,08

→ Móc cẩu đủ khả năng chịu lực 5.4. Thiết kế móng theo ph-ơng án đã chọn.

7200 2500

7200

3600 3600 3600 3600

móng khung trục 3

m1 m2 m1

a b c d

5.4.1.Móng M1.

a. Nội lực tại chân cột:

N₀ = 1388,07 KN M₀ = 135,89 KNm Q₀ = 62,97 KN

b.Chọn số l-ợng cọc và bố trí.

-Xác định số l-ợng cọc:

n= . ^N

P =1,2. ^{1388, 07}

443,9 = 4,3 cọc

Chọn 5 cọc và bố trí nh- hình vẽ, đảm bảo khoảng cách giữa các cọc = 3d 6d

300

1 2

4 5

3

2800

1900

1100 1100

300650650300

300

đề tài: chung c- cao tầng quận d-ơng kinh- hải phòng.

Từ việc bố trí cọc kích th-ớc đài: B_đ x L_đ = 1,9x2,8 m Chọn h_đ = 0,8 m h_ođ = 0,8-0,1 = 0,7 m

-Xác định chiều sâu chôn đài:

H_min =

b tg Q

'.

45 2 . 7 ,

0 ⁰

Trong đó: Q: Tổng các lực ngang; Q_x = 62,97 KN

’: Dung trọng tự nhiên của lớp đất đặt đài; ’ = 17,6 KN/m³ b: Bề rộng đài = 1,9m

: Góc nội ma sát; = 8⁰ h_min = 0, 7. 45⁰ 4^{0 62, 97} 0, 77

17, 6.1, 9

tg m

Chọn h_m > h_min chọn h_m = 1,5 m

c. Kiểm tra sự làm việc đồng thời của công trình, móng cọc và nền.

Giả thiết coi cọc chỉ chịu tải dọc trục và chỉ chịu kéo hoặc nén.

- Trọng l-ợng của đài và đất trên đài:

G_đ = F_đ. h_m. γ_tb = 5,32.1,5.20 = 159,6(KN) + Tải trọng tác dụng lên cọc

P_i =

2 1

y. i n

i i

N M x

n x

N N₀^tc G_d + Tải trọng d-ới đáy đài là:

N =N₀ G_d= 159,6 + 1388,07 = 1547,67 KN M = M₀ + Q.h_đ = 135,89 + 62,97.1=198,86KNm Q = Q_0x= 62,97 KN

Với x_max = 1,1m; y_max = 0,65m

→ P_max,min = 1547,67 198,86.0,65₂

5 4.1,1

- Tải trọng tác dụng lên cọc không kể trọng l-ợng bản thân cọc và lớp đất phủ từ đáy đài trở lên tính với tải trọng tính toán: P_0i = ^{0 0}

2 1

. _i

n i i

N M x

n x

Bảng số liệu tải trọng ở các đầu cọc

Cọc x_i (m) y_i (m) P_i (KN) P_0i (KN)

1 -1,1 1,1 303,2 277,7

2 1,1 1,1 377,8 362,3

đề tài: chung c- cao tầng quận d-ơng kinh- hải phòng.

3 0 0 345,5 320

4 -1,1 -1,1 303,2 277,7

5 1,1 -1,1 377,8 362,3

Từ bảng trên ta có:

P_max = 377,8 T; P_min = 303,2 KN → Tất cả các cọc đều chịu nén P_min + q_c >0 → Kiểm tra: P = P_max + q_c < [P]

Trọng l-ợng tính toán của cọc q_c = 2,5.a².L_c.n ( Lấy hệ số v-ợt tải n = 1,1)

→ q_c = 25.0,3².10.1,1 = 24,7 KN

→ P = 377,8 + 24,7 = 402,6 KN < [P] = 443,9 KN

→ Vậy tất cả các cọc đều đủ khả năng chịu tải và bố trí nh- trên là hợp lý Kiểm tra c-ờng độ đất nền tại mũi cọc

Giả thiết coi móng cọc là móng khối quy -ớc nh- hình vẽ - Điều kiện kiểm tra

P_q- < R_đ P_maxq- < 1,2R_đ

- Xác định khối móng quy -ớc

0,15m

Mo No

16°11'

Lm

Hm

1

2

3

4

+ Chiều sâu móng khối quy -ớc H_m = h_m + L_c = 13,2m

+ Góc mở: 1611'

4 19 35 ' 45 10 4

0 0

tb

do lớp 1 đất yếu nên bỏ

+ Chiều dài của đáy móng khối quy -ớc L_m = (2,8 - 2.0,15) + 2.6,7.tg16⁰11’ = 6,49 m + Bề rộng khối móng quy -ớc

đề tài: chung c- cao tầng quận d-ơng kinh- hải phòng.

B_m = (1,9 - 2.0,15) + 2.6,7.tg16⁰11’ = 5,49 m

- Xác định tải trọng tính toán d-ới đáy khối móng quy -ớc:

+ Trọng l-ợng của đất và đài từ đáy đài trở lên:

N₁ = F_m. γ_tb.h_m = 6,49.5,49.20.1,3 = 841,9 KN + Trọng l-ợng khối đất từ mũi cọc tới đáy đài N₂ = Σ(L_M.B_M - F_c).l_i. γ_i

= (6,39.5,49 - 0,3²). (1,8.1,76 + 4,6.1,84 + 3,6.1,96 + 1,5.1,91) = 5585,6 KN + Trọng l-ợng cọc:

Q_c = 5.0,3².10.2,5 = 95,6 KN

→ Tải trọng tại mức đáy móng:

N = N₀ + N₁ + N₂ + Q_c = 1388,07 + 841,9 + 5585,6 + 95,6 = 7295,6 T M = M₀ = 135,89 KNm

- áp lực tính toán tại đáy móng khối quy -ớc:

P_max,min = ^x

qu x

M N

F W

3 2 2

1 , 6 32

49 , 5 . 39 , 6 6

.B m

W_x L^{M M}

3 2 2

36 , 6 37

39 , 6 . 49 , 5 6

.L m

W_y B^{M M}

F_q- = 5,49. 6,39 = 35,08 m²

→ P_maxq- = ^{7295, 6 135,89} 211, 4

35, 08 32,1 KN

P_minq- = ^{7295, 6 135,89} 204,5

35, 08 32,1 KN

max min

qu

P 211, 4 204,5

2 2 208

P P KN

- C-ờng độ tính toán của đất ở đáy móng khối quy -ớc (Theo công thức của Terzaghi)

c N n q N n b N n

P_gh 0,5. . . . _q. _q. _c. _c.

c

q N

N

N ; ; : Hệ số phụ thuộc góc ma sát trong Đáy móng khối quy -ớc đặt ở lớp 4, có = 19⁰ Tra bảng có: N = 4,29 ; N_q = 5,8 ; N_c = 13,9

P_gh = 0,5.1.4,29.19,1.5,49 + 1.5,8.2.1,2 + 13,9.4,1 = 832,7 (KN/m²) 416, 4

2 Pgh

P (KN/m²)

P_maxq- = 211,4 KN/m² < P = 416,4 KN/m²

đề tài: chung c- cao tầng quận d-ơng kinh- hải phòng.

P _q- = 208 KN/m² < P

→ Nh- vậy nền đất d-ới mũi cọc đủ khả năng chịu lực - Tính lún cho móng cọc

+ ứng suất bản thân tại đáy móng khối quy -ớc:

σ^bt = 1,76.3 + 2,6.1,84 + 3,6.1,96 + 0,5.1,91= 180,8 KN - ứng suất gây lún tại đáy móng khối quy -ớc:

P_gl = σ^btz=0 = ^σtc - ^σbt = 208 – 180,8 = 27,2 KN/m²

- Độ lún của móng cọc có thể đ-ợc tính gần đúng nh- sau:

Pgl

E b

S 1 . . .

0 2

0 với 1,15

49 , 5

39 , 6

m m

B

L → ω 1,08

Lớp đất d-ới mũi cọc là sét rắn ₀= 0,2

→ .5,49.1,08.2,72 0,51 3060

2 , 0

1 ²

S cm

Tính toán kiểm tra đài cọc

Đài cọc làm việc nh- bản conson cứng, phía trên chịu lực tác dụng d-ới cột N₀, M₀, phía d-ới là phản lực đầu cọc P_0i→ Cần phải tính toán 2 khả năng

- Kiểm tra c-ờng độ trên tiết diện nghiêng - điều kiện chống đâm thủng Giả thiết bỏ qua ảnh h-ởng của cốt thép ngang

+ Kiểm tra cột đâm thủng đài theo dạng hình tháp Điều kiện kiểm tra: P_đt < P_cđt

Trong đó:

P_đt : Lực đâm thủng bằng tổng phản lực của cọc nằm ngoài phạm vi của đáy tháp đâm thủng

P_đt = P₀₁+ P₀₂ + P₀₄ + P₀₅ = 277,7 + 362,3 + 277,7 + 362,3 = 1280 (KN) P_cđt - lực chống đâm thủng

P_cđt = [α1(b_c + C₂) + α2 (h_c + C₂)].h₀.R_k α₁,α₂ - các hệ số đ-ợc xác định nh- sau:

α₁ = ^{0 2 2 2}

1

1,5 1 ( ) 1,5 1 ( 0,7 ) 1,5. 1 1, 38 2,55 0,725

h C

α₂ = ^{0 2 2}

2

1,5 1 ( ) 1,5 1 ( 0,7 ) 4,74 0, 375

h C

b_c x h_c : kích th-ớc tiết diện cột = 0,25 x 0,45 m C₁ = 0,725 m; C₂ = 0,375 m

P_cđt = 0,55.88 2,55 0,25 + 0,375 + 4,74 0,3 + 0,725 = 2822,7 KN

Vậy P_đt < P_cđt → Chiều cao làm việc của đài = 0,9 m thoả mãn điều kiện chống đâm thủng

đề tài: chung c- cao tầng quận d-ơng kinh- hải phòng.

+ Kiểm tra khả năng hàng cọc chọc thủng đài theo tiết diện nghiêng Điều kiện kiểm tra: Q < β.b.h₀.R_k

Q = P₀₂ + P₀₅ = 324 + 306 = 630 KN

β = ^{0 2 2}

1

0,7 1 ( ) 0,7 1 ( 0,7 ) 1,12 0,725

h C

A = 1,12. 1,9. 0,9.88 = 168,53

Vậy Q < A → Thỏa mãn điều kiện chống đâm thủng

Kết luận: Chiều cao đài thoả mãn điều kiện chống đâm thủng và chọc thủng theo tiết diện nghiêng.

45^o

1 2

3

4 5

0,25 0.45

2

1

0,10,90 1,9

2,8

r

r 2

1

1 2

- Tính cốt thép đài

Coi đài tuyệt đối cứng, làm việc nh- bản conson ngàm tại mép cột + Mômen tại mép cột theo mặt cắt 1-1

M₁ = r₁.(P₀₂ + P₀₅) = 0,875( 362,3 + 362,3 ) = 654 KNm

1 1

. 0

63, 4

54, 21 0, 9. 0, 9.2,7.0, 9

a

a

F M

R h cm²

Chọn 18 20; a = 110 có F_a = 56,52 cm² + Mômen tại mép cột theo mặt cắt 2-2

M₂ = r₂.(P₀₁ + P₀₂) =0,525( 362,3 + 277,7) = 336 KNm

2 2

. 0

33,6 21,55 0, 9. 0, 9.2,7.0, 9

a

a

F M

R h cm²

Chọn 14 16; a = 200 có F_a = 28,14 cm² Hàm l-ợng cốt thép:

đề tài: chung c- cao tầng quận d-ơng kinh- hải phòng.

0

28,14

0,14% 0,05%

. 2, 9.0,7

a d

F L h

→ Bố trí cốt thép với khoảng cách nh- trên là hợp lý.

2

cấu tạo thép m1

2

1

1

Trong tài liệu Chung cư cao tầng quận Dương Kinh, Hải Phòng (Trang 41-51)