Tính toán móng cọc ép : - phần 1 KIếN TRúC

Ch-ơng 7

Tính toán móng cho công trình

I. Giải pháp móng :

Ph-ơng án móng nông: Móng nông chỉ phù hợp cho những công trình có tải trọng tính toán nhỏ, điều kiện địa chất tốt. Đối với Khu nhà ở cao tầng Linh Đàm, là công trình cao tầng tải trọng tính toán lớn nên không hợp lí.Ph-ơng án móng sâu: Có nhiều -u điểm hơn móng nông, khối l-ợng đào đắp giảm, tiết kiệm vật liệu và tính kinh tế cao.

Móng sâu th-ờng thiết kế là móng cọc.

Cọc đóng: Sức chịu tải của cọc lớn ,thời gian thi công nhanh ,đạt chiều sâu đóng cọc lớn ,chi phí thấp ,chủng loạimáy thi công đa dạng ,chiều dài cọc lớn vì vậy số mối nối cọc ít chất l-ợng cọc đảm bảo (Độ tin cậy cao ) . áp dụng rất hiệu quả với nơi có điều kiện là đất sét .Tuy nhiên biện pháp này cũng có nhiều nh-ợc điểm :gây ồn ào ,gây ôi nhiễm môi tr-ờng ,gây trấn động đất xung quanh nơi thi công ,nh- vậy sẽ gây ảnh h-ởng đến một số công trình lân cận .Biện pháp này không phù hợp với việc xây chen trong thành phố .Hiện nay việc thi công cọc đóng trên thành phố là bị cấm .Do vậy ph-ơng án này không đ-ợc lựa chọn . Cọc khoan nhồi: Sức chịu tải một cọc lớn, thi công không gây tiếng ồn, rung động trong điều kiện xây dựng trong thành phố.

Nh-ợc điểm của cọc khoan nhồi là biện pháp thi công và công nghệ thi công phức tạp.Chất l-ợng cọc thi công tại công tr-ờng không đảm bảo. Giá thành thi công cao.

Cọc ép: Không gây ồn và gây chấn động cho các công trình lân cận, cọc đ-ợc chế tạo hàng loạt tại nhà máy chất l-ợng cọc đảm bảo. Máy móc thiết bị thi công đơn giản. Rẻ tiền.Tuy nhiên nó vẫn tồn tại một số nh-ợc điểm : Chiều dài cọc ép bị hạn chế vì vậy nếu chiều dài cọc lớn thì khó chọn máy ép có đủ lực ép ,còn nếu để chiều dài cọc ngắn thì khi thi công chất l-ợng cọc sẽ không đảm bảo do có quá nhiều môí nối

Nh- vậy từ các phân tích trên cùng với các điều kiện địa chất thuỷ văn và tải trọng của công trình ta lựa chọn ph-ơng án móng cọc ép .

Chọn cốt thép dọc 4 18 , AII , R_a= 2800 (kg/ cm² ) Bê tông mác 300, R_n= 170 (kg/ cm² ); R_k = 12 (kg/ cm² ) II.1Tính toán móng cộtB3:

Ta chọn ra ba cặp nội lực nguy hiểm nhất tại chân cột để tính : N_max=155,3 tấn;M_t-= 9,56 tm ; Q_max= 3,96 tấn

1) Tính sức chịu tải của cọc :

a)Theo đất nền : Q_tc=m(m_R.q_p.A_p +u. m_f.f_si.l_i) (1) Trong đó :

- Hệ số điều kiện làm việc m=1 ; m_f=1,0 ; m_R =1,1 -Chọn cọc có tiết diện b_c =0,25 m; h_d= 0,25m

-Diện tích tiết diện cọc (phần mở rộng nhất ) A_p(m²)=0,0625 -Chu vi tiết diện cọc u(m)=1

-C-ờng độ đất nền d-ới mũi cọc : q_p(t/m²)

-C-ờng độ ma sát tiêu chuẩn của đất nền tại lớp thứ i f_si(t/m²) tại mặt xung quanh của cọc (Các hệ số lấy theo các bảng trong TCXD 205-1998)

Bảng tính sức chịu giới hạn của cọc Lớp

đất Mô tả lớp đất B li(m) litb(m) fsi Ap Qtc(t)

1 Đất lấp 0.00 1.60 0.8 0.00 0.00 0.00

2 Sét dẻo mềm 0.70 2.40 2.8 0.46 0.00 1.10

3 Sét dẻo mềm yếu 0.65 2.00 5.0 1.16 0.00 3.42 4 Bùn sét hữu cơ 1.30 3.00 7.5 0.60 0.00 5.22 5 Sét dẻo mềm 0.60 3.00 10.5 2.00 0.00 11.22 6 Cát hạt trung 0.90 2.00 13.0 7.00 625.00 25.22

Chiều sâu mũi cọc là : 14,00m

Chọn mũi cọc đặt vào lớp đất thứ : 6 Chiều sâu đáy đài là 2m Chiều sâu cọc ngậm vào đài là 0,15m Chọn đ-ờng kính thép dọc của cọc là : 18mm Chiều dài của thép neo vào đài là : 0,54m Chiều dài của cọc yêu cầu là : 12,69m

Sức chịu tải của cọc theo nền đất (theo1) là : 65,00tấn b)Theo vật liệu : Pc=kv.m.(Rn.F+mct.Rct.Fct) (2) Trong đó :

Hệ số đồng nhất kv=0,85

C-ờng độ chịu nén của bê tông Rn=110 Kg/cm² Hệ số điều kiện làm việc của cọc : m=0,8 Hệ số điều kiện làm việc của cốt thép : mct=1 C-ờng độ chịu kéo của cốt thép Rct=2800 Kg/cm² Diện tích của cọc :F=625cm²

Diện tích cốt thép :Fct=10,179cm²

Nh- vậy sức chịu tải của cọc theo vật liệu theo (2) là :

Pc=kv.m.(Rn.F+mct.Rct.Fct)=0,85.0,8.(110.625+1.2800.10,179)

=66130,343(Kg)=66,13Tấn Hệ số an toàn : Fs=1,8

Sức chịu tải của cọc là : Pct = Tấn Fs

Pc 36,11 8

, 1

343 , 66

Với khoảng cách giữa các cọc là : 3d=3.0,25 =0,75 m 2) Tính toán đài cọc :

a) Cấu tạo đài cọc : Đài 3-B

+Xác định sơ bộ kích th-ớc đài :

Lực dọc tính toán tại đỉnh đài :N_o^tt 217, 683tấn

Mô men theo ph-ơng x: Q_x =3,701 tấn ; M_x=9,07 tm Khoảng cách tối thiểu giữa các cọc (d) : d=0,25 m

ứng suất trung bình d-ới đế đài _tb=64,2 t/m² Chiều sâu đáy đài đã chọn : h=2m

Đáy đài có kích th-ớc sơ bộ nh- sau

:Fđ= ^{217, 683} 3, 62 ²

. 64, 2 2.2.

tt o

tb tb

N m

Trọng l-ợng đất trên đài (Qđ)

:N_dd^tt 1,1.Fd h. . _tb 1,1.3, 62.2.2 15,91(tấn ) Lực dọc tính toán đến cốt đáy đài :

N^tt=

N

^tt_o N_d^tt 217,583 15,91 233,59^tấn



+Xác định số l-ợng cọc cho đài : n_c=1,2. 1, 2^{217, 683} 7, 76

36,11

tt c

P cọc

Ta chọn số cọc n=12 cọc

Chiều sâu cọc ngàm trong đài h₁ 100 h₁=0,15m

Chiều dày bản bê tông ở trên đỉnh cọc (h₂)xác định theo điều kiện chọc thủng

Chiều dài thép neo vào đài ( 250 và 30 d) Chọn thép dọc của cọc là 18 mm ln =0,54 m b) Xác định chiều cao làm việc của đài cọc :

+Cấu tạo đài :

Chiều rộng đáy đài thực tế Fđ=4,41m2

Lực dọc tính toán thực tế tại đáy đài : N ^tt =217,683+1,1.2.4,41.2=237,09tấn

Chiều cao làm việc của đài cọc : h_o=0,75 m

Chiều cao của đài yêu cầu là : hđ=0,8m

Khoảng cách từ trục chính của đài đến hàng cọc khảo sát

*Theo ph-ơng trục x : x=0,75 m *Theo ph-ơng trục y : y=0,75 m

+Kiểm tra chiều cao làm việc của đài cọc :

Tính chiều cao làm việc của đài cọc theo công thức sau : h_o

tb k u R P

. . 75 , 0

P₁ :là lực ép lõm tính toán , lấy bằng tổng phản lực của các cọc ngoài phạm vi đài cọc

P₁=6x36,11=216,6667 (tấn ) R_k : C-ờng độ tính toán chịu của bê tông chịu kéo R_k=120 Kg/cm² utb=2(bcc+x’ +acc+y’)=4,4 (m)

*bcc:chiều rộng của tiết diện cột bcc=0,3m *acc:chiều dài của tiết diện cột acc=0,55m *Khoảng cách từ mép cột đến trục cọc khảo sát : +Theo phương trục x : x’=0,775m

+Theo phương trục y : y’=0,575m h_o

tb k u R P

. . 75 , 0

1 216, 66

0, 75.120.4, 4 0,55 (m)

Kết luận: Nh- vậy với chiều cao làm việc của đài nh- đã chọn đã thoả mãn điều kiện chọc thủng của đài .

+Kiểm tra sức chịu tải của cọc :

Khoảng cách từ tim cột đến trục của mỗi cọc : *Theo ph-ơng trục x: x1= 0,75m với n=3 cọc x2=0,75m với n=3cọc *Theo ph-ơng trục y: y1=0,75 m với n=4 cọc Tải trọng tác dụng lên cọc kiểm tra :

P_tt=

x x M y

y M n N

i y i x c tt

2 2

. .

Từ các giữ liệu trên ta có kết quả : P _max=22,78 tấn P _min=16,73tấn

Ta thấy Pmax=22,78 tấn < 1,2 .Pc=1,2.36,12=43,33 tấn => Cọc đủ sức chịu tải

P _min=16,73tấn >0 => Không cần kiểm tra sự chọc nhổ của cọc Kết luận : Cọc chọn đã đạt yêu cầu

c) Tính thép dọc cho đài cọc : Mô men uốn theo ph-ơng x:

M1= Pi.xi=22,78.

((0,75-2 55 ,

).3+(0,75-2 55 ,

0 ).3)=13,66778 (tm) Mô men uốn theo ph-ơng y:

M2= Pi.yi=22,78. (0,75-^{0, 3}

2 ).4=52,3930 (tm) Tính thép theo công thức :

Fct hoRct M

. . 9 ,

0 ; Với Rct=2800 (Kg/cm²)

Từ các mô men đã tính ở trên ta tính ra cốt thép theo các ph-ơng nh- sau :



 1 2



F₁

Rct ho

M . . 9 ,

0 = ¹³⁶⁶⁸ 7, 23 ²

0,9.0, 75.2800

cm

Ta chọn 18a120 Fa=20.7,8 cm² F₁

Rct ho

M . . 9 ,

0 = ⁵²³⁹³⁰ 27, 72 ²

0,9.0, 75.2800

cm

Ta chọn 14a100 Fa=33,87 cm² Ta đặt cốt thép đài móng nh- sau:

d) Kiểm tra móng theo điều kiện biến dạng :

+Kiểm tra theo c-ờng độ d-ới đáy móng qui -ớc :

Tính góc ma sát trong trung bình d-ới đáy đài : _tb=

i i i

l .l

Lớp đất thứ 1 2 3 4 5 6 tb tb

Chiều dày (l_i) 1.6 2.4 2 3 3 2

Góc ma sát 32 10 11 7 10 35 13.47 3.37

D.tr thiên nhiên

1.86 1.8 1.7 1.86 1.89 1.8

Các kích th-ớc đáy móng qui -ớc :

Chiều dài cọc đóng trong đất : l= li=12 tg =0,059 Bề rộng móng qui -ớc : a_m=a₁+2ltg

*a₁ :là khoảng cách giữa các mép biên của hàng cọc ngoài theo ph-ơng y a1=1,8m

a_m=3,212m

Bề dài móng qui -ớc bm=b1+2ltg

*b₁ :là khoảng cách giữa các mép biên của hàng cọc ngoài theo ph-ơng x b1=2,9m

b_m=4,262m

Diện tích đáy móng khối qui -ớc : Fq- = 13,689(m²)

Trọng l-ợng đài móng qui -ớc (từ đáy đài trở lên ) N₁ =54,757 tấn Trọng l-ợng móng khối qui -ớc (từ đáy đài đến mũi cọc -không có cọc ) N = (F -n .F). l =210,6 (Tấn )

Trọng l-ợng của cọc BTCT N3=1,1.12.0,625.12.2,5=24,75(Tấn) Trọng l-ợng khối móng qui -ớc : Nq- = N1+N2+N3=290,10(Tấn) Lực dọc tiêu chuẩn tại đáy móng khối qui -ớc :

Ntc=

-2 ,

1 ^q

o N

N = ²⁹⁰^,¹⁰

2 , 1

164 , 230 ^t

=481,91(tấn) Mômen tiêu chuẩn tại đáy móng qui -ớc:Mtc=

2 , 1

) ( , 2 , 1

h Q l

M ^ttx tt

o =42,02(tm)

Độ lệch tâm của nội lực e_o=0,085 m

áp lực tiêu chuẩn tại đáy móng qui -ớc : P(max,min)=

m o q

a e F

N 6

Từ các giữ liệu trên ta có các kết quả sau: Pmax=40,9381t/m²

Pmin=29,4689 t/m² Các chỉ tiêu cơ lý của lớp đất d-ới đáy móng qui -ớc : =35 ; =1,89 (Kg/cm²) ; c_ct=1(Kg/cm²)

Các hệ số tra bảng : A=1,677 ; B=7,7 ; D=9,582 Chiều sâu của đáy móng qui -ớc :h^mq- 14m

C-ờng độ tiêu chuẩn của đất nền d-ới đáy móng qui -ớc : R A.b . B.h -. tb D.Ctc 218,29t/m²

m m q

Kết luận : Pmax< 1,2 .Rtc Đạt yêu cầu Pmin < Rtc Đạt yêu cầu

Nh- vậy lớp đất d-ới đáy móng qui -ớc đủ khả năng chịu lực + Kiểm tra độ lún của đáy móng khối qui -ớc :

ứng suất th-ờng xuyên của các lớp đất d-ới đáy móng khối qui -ớc : _tb = _i.l_i =21,496 (t/m²)

ứng suất trung bình d-ới đáy móng khối qui -ớc : Ptb = 35,36 (t/m²) ứng suất gây lún tại vị trí đáy móng qui -ớc là : zo= Ptb- _tb

ứng suất gây lún tại độ sâu z là : zl= zo .Ko (Ko : Hệ số tra bảng ) Bảng tính lún : Ta tính lún bằng ph-ơng pháp cộng lún từng lớp bm/am=1,327 ; Himax=128,497cm

C/sâu Z Hi 2 Z/am Ko ^tbi Eoi Si (m) ( kg/cm3) (cm) (Kg/cm2) (Kg/cm2) (Kg/cm2) (Cm)

0.00 0.0020 0.00 1.00 1.341 2.80 0

0.80 0.0019 80 0.50 0.95 1.271 2.95 300 0.279

1.60 0.0019 80 1.00 0.76 1.018 3.10 300 0.244

2.40 0.0019 80 1.49 0.56 0.747 3.26 300 0.188

3.20 0.0019 80 1.99 0.40 0.542 3.41 300 0.137

4.00 0.0019 80 2.49 0.30 0.4 3.56 300 0.100

4.80 0.0019 80 2.99 0.23 0.303 3.71 300 0.075

5.60 0.0019 80 3.49 0.18 0.235 3.86 300 0.057

Độ lún tổng cộng S =

1.08 Cm

0.235 < ^tbi 0.386 Đạt yêu cầu

Ta thấy ở đây độ lún tổng cộng là S=1, 08cm nhỏ hơn độ lún cho phép đối với nhà cao tầng là 8cm . Nh- vậy là đã đảm bảo về biến dạng của công trình

+Kiểm tra c-ờng độ của cọc khi vận chuyển và khi treo lên giá búa :

Cọc dài 12,69m đ-ợc chia ra làm hai đoạn : l₁=6 m ; l₂=6,69 m (tính toán với cọc l₂)

Ta phải tính toán hai tr-ờng hợp : Sơ đồ vận chuyển và sơ đồ treo cọc lên giá búa

* Với tr-ờng hợp cẩu cọc :

Vị trí móc cẩu trên mỗi đoạn cách đầu cọc một khoảng e=0,207.l=0,207.669=138,483 (cm)

*Với tr-ờng hợp cọc treo lên giá búa :

Vị trí móc treo cách đầu trên : e= 0,294.l= 0,294.669 =196,686 (cm) q :trọng l-ợng phân bố (t/m) của cọc

q=0,25² 2,5 1,1 0,172t/m

M₁= 0,043.0,172.(6,69)²= 0,331(tm) M₂=0,086.0,172. (6,69)²=0,6666(tm) Bê tông cọc #250 Rn= 110(Kg/cm²) Cốt thép 18 AII Ra=2800(Kg/cm²) _o=0,58 ; A_o= 0,412

Chọn lớp bảo vệ a=2(cm)



^ ^

^

ho=h-a=25-3=22(cm)

Ta có : A= 0,046

25 23 110

666 10 , 0 .

. ²

b R

n o

Tra bảng : =0,9774

Nh- vậy diện tích cốt thép yêu cầu:

Fa= cm

h R

o a

2 5

1061 , 22 1 2800 9774

, 0

666 10 ,

Ta chọn Fa=6,16 (cm²) > Fa yêu cầu vậy cọc thiết kế đã đảm bảo các yêu cầu về cẩu móc .

Trong tài liệu phần 1 KIếN TRúC (Trang 37-45)