THIẾT KẾ MÓNG CỌC GVHD : Đặng Kỳ Minh B THIẾT KẾ MÓNG CỌC  Tải trọng Ntt (kN) Mtt (kNm) Htt (kN) 8535 173 571 Ntc (kN) 7421.7 Mtc (kNm) Htc (kN) 150.43 496.52 Htt Mtt h  Vật liệu - Bê tơng có cấp độ bền B20  Rb = 11.5 MPa  Rbt = 0.9 MPa  γb = 0.9  Eb = 27000 MPa - Thép CI CII  ,  ,  Es = 210000 MPa  Địa chất - Chọn địa chất nguy hiểm  Mực nước ngầm độ sâu 0.8 m SVTH: Nguyễn ĐứcThiện - 81203577 Ntt Df THIẾT KẾ MÓNG CỌC GVHD : Đặng Kỳ Minh (ο) CHỌN CÁC THÔNG SỐ CHO ĐÀI VÀ CỌC 1.1 Vật liệu - Đài cọc  Bê tông B20  Thép CII - Cọc đúc sẵn SVTH: Nguyễn ĐứcThiện - 81203577 THIẾT KẾ MÓNG CỌC    GVHD : Đặng Kỳ Minh Bê tông B20 Thép dọc CII Thép đai CI 1.2 Đài cọc  Chọn sơ kích thước đài - Chọn bề rộng đài b=2m  Chọn chiều sâu chôn đài - Chọn sơ chiều sâu đặt móng Df Df = 2.5 m Vậy đáy đài đặt lớp đất 2a - Chiều sâu chôn móng yêu cầu Q – tổng lực ngang Q = Htt = 571 kN γ – dung trọng tự nhiên lớp đất đặt đài φ – góc ma sát Ta chọn giá trị γ φ nhỏ (vì cho giá trị lớn – tốn an toàn hơn) γ = γ2a = 18.99 kN/m3 φ = 10.28 b – bề rộng đài b=2 m Suy - Vậy Df = 2.5 m đạt yêu cầu 1.3 Cọc 1.3.1 Chọn tiết diện cọc - Chọn cọc có tiết diện 40 cm × 40 cm - Diện tích tiết diện ngang cọc Ap = 0.4 × 0.4 = 0.16 m2 - Cốt thép cọc : chọn 8ϕ16 có As = 1608.8 mm2 1.3.2 Chọn độ sâu mũi cọc - Dựa vào thí nghiệm SPT ta chọn  Cọc cắm vào lớp đất 6b đến độ sâu 32.5 m  Chiều dài từ mũi cọc lên đáy đài Lc = 32.5 – 2.5 = 30 m  Cọc ngàm vào đài a1 = 0.1 m  Phần cốt thép neo vào đài a2 = (3040)ϕ = 0.60.88, chọn a2 = 0.8 m  Chiều dài thực cọc L = 30 + 0.1 + 0.8 = 30.9 m  Chọn cọc dài 30.9 m gồm đoạn cọc, đoạn dài 10.3 m  Chiều dài làm việc thực cọc Llv=30.9-0.9=30 (m) TÍNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC 2.1 Sức chịu tải theo vật liệu SVTH: Nguyễn ĐứcThiện - 81203577 THIẾT KẾ MÓNG CỌC GVHD : Đặng Kỳ Minh Rb = 11.5 MPa Rs = 280 MPa As = 1521 mm2 Ab = Ap – As = 160000 – 1521 = 158479 mm2 φ – hệ số xét đến ảnh hưởng uốn dọc φ = 1.028 – 0.0000288λ2 – 0.0016λ   d = 0.4 m l0 = ν.l Trường hợp 1: cọc làm việc đất, mũi cọc cắm vào lớp đất tốt, ta xem cọc có đầu ngàm đầu khớp Trường hợp 2: thi công cọc, ta xem cọc có đầu ngàm đầu tự Đài cọc l1 l2 nối cọc TH1: ν1 = 0.7 TH2: ν1 = l0 = max (ν1l1; ν2l2) = max (0.730 ; 210.3) = 21 m ϕ = 1.028 − 0.0000288 × λ − 0.0016 × λ = 1.028 − 0.0000288 × 52.52 − 0.0016 × 52.5 = 0.865 PVL = 0.865(11.5 158479 + 2801521) = 1944.86 kN 2.2 Sức chịu tải theo đất 2.2.1 Sức chịu tải theo tiêu cường độ - Tính sức chịu tải dựa theo phụ lục B – TCXD 208:1995 - Sức chịu tải cực hạn Qu - – thành phần sức chịu tải ma sát – thành phần sức chịu tải mũi cọc Sức chịu tải cho phép FS – hệ số an toàn tổng : FS = SVTH: Nguyễn ĐứcThiện - 81203577 THIẾT KẾ MÓNG CỌC GVHD : Đặng Kỳ Minh a Thành phần sức chịu tải ma sát Trong u – chu vi tiết diện ngang cọc u = 0.44 = 1.6 m li – chiều dài đoạn cọc lớp đất i fsi – ma sát đơn vị trung bình đất cọc lớp i , – góc ma sát trong, lực dính đất cọc lớp đất i Đối với cọc bê tông cốt thép  – thông số sức chống cắt lớp i - ứng suất theo phương đứng trọng lượng thân gây vị trí cần tính Để an toàn, ta chọn giá trị γ, nhỏ (để giá trị nhỏ)  Lớp 2a : l1 = 0.9 OCR1 = kN/m2  Bảng tóm tắt Lớ p 2a 6a 6b li (m) 0.9 γ (kN/m3 ) 18.99 19.81 1.6 γ’ (kN/m3 ) 9.26 10.04 19.44 3.6 9.82 19.40 2.4 9.88 18.51 17 9.30 19.25 9.90 φi ( 10 7’ 13059 ’ 13023 ’ 12 57 ’ 26014 ’ 29015 ’ Tổng b Thành phần sức chịu tải mũi cọc Trong SVTH: Nguyễn ĐứcThiện - 81203577 ci (kN/m2 ) 6.9 21.2 58.34 32.22 51.55 12.5 84.05 27.87 100.33 3.8 113.58 24.06 57.74 0.2 144.04 39.81 1.3 1653.31 249.27 72.69 159.29 1272.0 OCR i (kN/m2 ) (kN/m2 ) li (kN/m) 46.14 13.69 12.32 THIẾT KẾ MÓNG CỌC  GVHD : Đặng Kỳ Minh - diện tích tiết diện ngang mũi cọc Ap = 0.16 m2 qp – sức chịu mũi đơn vị Theo TCXD 205:1998 d = 0.4 m c = 1.33 (kN/m2) γ = γ’ = 9.901 kN/m3 - ứng suất có hiệu theo phương đứng trọng lượng thân gây mũi cọc σ 'vp = ∑γi' z i = 1.3 × 20 + 0.5 × 18.99 + 1.6 × 9.26 + 1.6 ×10.04 + 3.6 × 9.82 + 2.4 × 9.88 + × 9.3 + 17.5 × 9.9 = 335.82( kN / m ) ' ⇒ q p = cNσ γdN + c + Nvp qγ = 1.33 × 28.4 + 335.82 ×16.9 + 9.9 × 0.4 × 22.4 = 5801.834kN / m ⇒ Q p = 5801.34 × 0.16 = 928.214kN a Q u = Qs + Q p = 2645.33 + 928.214 = 3573.544 kN 2.2.2 Sức chịu tải theo tiêu lý Tính theo phụ lục A – TCXD 208:1995 a Sức chịu tải tiêu chuẩn cọc đóng ép ( ) u = 1.6 m – sức chịu mũi đơn vị - ma sát đợn vị xung quanh cột Chia cọc thành đoạn li = 2m Tra bảng trang 240 sách Nền móng ta có SVTH: Nguyễn ĐứcThiện - 81203577 THIẾT KẾ MÓNG CỌC Lớp 2a GVHD : Đặng Kỳ Minh Trạng thái Sét pha cát IL = 0.532 Sét pha cát IL = 0.178 Sét pha cát IL = 0.375 Cát pha sét IL = 0.732 6a Cát mịn trạng thái bời rời 6b Cát thô, trạng thái chặt vừa SVTH: Nguyễn ĐứcThiện - 81203577 li (m) zi (m) fsi (T/m2) fsili (T/m) 0.9 2.95 1.8 1.62 1.6 4.2 5.42 8.67 6.0 3.1 6.2 1.6 7.8 3.3 5.28 9.6 0.93 1.86 0.4 10.8 0.95 0.38 12 4.8 9.6 14 10 16 7.34 14.68 18 7.62 15.24 20 7.9 15.8 22 8.18 16.36 24 8.39 16.78 26 8.74 17.48 28 9.02 18.04 THIẾT KẾ MÓNG CỌC GVHD : Đặng Kỳ Minh 30 9.3 18.6 32 9.58 19.16 0.5 32.25 9.65 4.83 b Sức chịu tải cho phép – hệ số an toàn Chọn 2.2.3 Sức chịu tải theo kết thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT - Sức chịu tải cho phép Trong α = 30 – cọc đóng u = 1.6 m – số SPT trung bình phạm vi 4d mũi cọc 1d mũi cọc, tức 30.9 m – 32.9 m – số SPT trung bình lớp đất rời cọc xuyên qua Chỉ số SPT lớp đất rời hố khoan Ns = + 10 + 17 + 18 + + 13 + 16 + 15 + 15 + 15 + 16 = 13.91 11 (búa) – chiều dài cọc đất rời – chiều dài cọc đất dính c = Nc – số SPT trung bình lớp đất dính cọc xuyên qua Nc = + 15 + 14 + 13 + 12 = 12.4  Qα.N = × 0.2Na Lp + ( c.L u a −SPT A s s + c) = × 30 × 16 × 0.16 + ( 0.2 × 13.91× 21.5 + 12.4 × 9.7 ) ×1.6  = 121.65(T ) =1216.5(kN) 2.3 Sức chịu tải cho phép cọc SVTH: Nguyễn ĐứcThiện - 81203577 THIẾT KẾ MÓNG CỌC GVHD : Đặng Kỳ Minh CHỌN SỐ LƯỢNG CỌC VÀ BỐ TRÍ CỌC 3.1 Chọn số lượng cọc - Xác định sơ số lượng cọc móng k – hệ số xét đến trọng lượng đài đất đài ảnh hưởng mơmen Chọn k = 1.2 Chọn 3.2 Bố trí cọc chọn kích thước đài - Chọn kích thước cột phía đài BcLc = 0.6 m0.8 m Từ việc bố trí cọc trên, ta chọn kích thước đài BđLđ = 2.4 m4.8 m Chọn sơ chiều cao đài móng h dựa vào điều kiện đáy tháp xuyên bao trùm lên tất đầu cọc SVTH: Nguyễn ĐứcThiện - 81203577 THIẾT KẾ MÓNG CỌC GVHD : Đặng Kỳ Minh Chọn h = m = 1.85 m  Kiểm tra điều kiện xuyên thủng - Lực gây xuyên thủng:Pxt=Ntt= 8535 kN - Lực chống xuyên thủng:Pcx=αRbtumho Với um=2(hc+bc+2ho)=2(0.6+0.8+2x1.35)= 10.2m 1× 0.9 × 103 × 10.2 × 1.85 = 16983 Pcx=αRbtumho= kN>Pxt= 8535kN Vậy thỏa điều kiện xuyên thủng đài cọc.Chiều cao đài h = m hợp lý KIỂM TRA SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC ĐƠN VÀ NHĨM CỌC - Lực tác dụng lên nhóm cọc – số cọc móng – tổng lực dọc mơmen trọng tâm nhóm cọc m  Lực tác dụng lên cọc 1, cọc  Lực tác dụng lên cọc cọc  Lực tác dụng lên cọc cọc - Điều kiện sức chịu tải cọc đơn - Điều kiện sức chịu tải nhóm cọc – số lượng cọc SVTH: Nguyễn ĐứcThiện - 81203577 10 THIẾT KẾ MÓNG CỌC GVHD : Đặng Kỳ Minh m = – số hàng cọc n = – số cọc hàng d = 0.4 m – cạnh cọc s = 5d – khoảng cách tim cọc KIỂM TRA LÚN CỦA MÓNG CỌC a)Xác định móng khổi quy ước - Góc ma sát trung bình – góc ma sát chiều dày lớp đất thứ i Ta chọn giá trị nhỏ (vì cho móng khối nhỏ, độ lún lớn, tốn an tồn hơn) ` 0.9 × 10o17 o + 1.6 ×13o59o + 3.6 ×13o 23o + 2.4 ×12o57 o + × 26o14 o + 17.5 × 29 o15o φ tb = = 24, 67 0.9 + 1.6 + 3.6 + 2.4 + + 17 - Kích thước đáy móng khối quy ước SVTH: Nguyễn ĐứcThiện - 81203577 11 THIẾT KẾ MÓNG CỌC GVHD : Đặng Kỳ Minh N 13°59' 13°23' 6a 12°57' D fqu 10°17' 2a Df=2.5m My Qx (l=0.9m) (l=1.6m) (l=3.6m) (l=2.4m) (l=4m) 29°15' Lqu SVTH: Nguyễn ĐứcThiện - 81203577 12 6b 26°14' (l=17.5m) THIẾT KẾ MÓNG CỌC GVHD : Đặng Kỳ Minh D*f Bqö Lqö b)Kiểm tra điều kiện ổn định đất móng khối quy ước Trong – sức chịu tải tiêu chuẩn đất móng khối quy ước c = 1.91 (kN/m2) – áp lực trọng lượng thân bên hơng móng khối quy ước γ* × D*f = 1.3 × 20 + 0.5 ×18.99 + 1.6 × 9.26 + 1.6 × 10.04 +3.6 × 9.8 + 2.4 × 9.88 + × 9.3 + 17.5 × 9.9 = 335.82(kN / m2 ) – diện tích đáy móng khối quy ước Ntt (kN) Mtt (kNm) Htt (kN) 8535 173 571 Ntc (kN) 7421.7 Mtc (kNm) Htc (kN) 150.43 496.52 n = 1.15 – tổng lực dọc mômen trọng tâm đáy móng khối quy ước SVTH: Nguyễn ĐứcThiện - 81203577 13 THIẾT KẾ MÓNG CỌC GVHD : Đặng Kỳ Minh Phần mômen bị cân áp lực đất xung quanh nên =0 = 18445 5.1 Tính lún cho móng khối quy ước Điều kiện biến dạng lún s ≤ [s] - Độ lún cho phép [s] = cm - Áp lực gây lún - Độ lún  Chia lớp đất đáy móng thành lớp nhỏ hi  Chọn Áp lực ban đầu (do trọng lượng thân lớp đất gây ra) lớp đất i  Áp lực lớp đất i sau xây móng phụ thuộc vào tỉ số  Chọn mẫu đất tính lún - Chọn mẫu 4-21 (độ sâu 21.5 – 22 m) để tính lún cho vùng đất phía móng khối quy ước P (kN/m2) Hệ số rỗng e - 25 0.763 50 0.749 100 0.726 Biểu đồ quan hệ e – p SVTH: Nguyễn ĐứcThiện - 81203577 14 200 0.690 400 0.657 800 0.619 THIẾT KẾ MÓNG CỌC GVHD : Đặng Kỳ Minh  Bảng tính lún móng cọc Lớp đất Lớp phân tố Chiều dày Độ sâu 6b 32.536.5 36.540.5 0.2 40.540.7 6b 6b - z L/B z/B Koi γ’ 34.5 1.28 4.07 0,03 9.9 0.02 9.9 0,02 9.9 38.5 40.6 1.28 1.28 4.54 4.79 σgl 4.223 3.402 3.05 P1i P2i e1 e2 355.62 359.84 0,873 0,875 0.004 395.22 398.62 0.891 0.893 0.004 416.01 419.06 0.901 0,902 0,002 Tổng độ lún Bài toán thỏa mãn điều kiện độ lún TÍNH TỐN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP TRONG ĐÀI 6.1 Thanh thép số - Xét mômen mặt cắt ngàm 1-1 – cánh tay đòn, khoảng cách từ cọc thứ i đến mép cột – phản lực ròng đầu cọc Do phản lực cọc cọc cọc lớn nên ta chọn phản lực cọc 3,cọc cọc để tính thép - Diện tích cốt thép SVTH: Nguyễn ĐứcThiện - 81203577 15 s THIẾT KẾ MÓNG CỌC - Chọn thép  Chọn ϕ25 có as = 491 mm2  Số thép  - GVHD : Đặng Kỳ Minh Chọn Khoảng cách thép Chọn mm Vậy thép số chọn ϕ25a100 6.2 Thanh thép số - Tương tự, xét mômen mặt cắt ngàm 2-2 - Diện tích cốt thép - Chọn thép  Chọn ϕ16 có as = 201.1 mm2  Số thép  - Chọn Khoảng cách thép Chọn mm Vậy thép số chọn ϕ16 a200 KIỂM TRA CỌC KHI VẬN CHUYỂN VÀ THI CÔNG CỌC 7.1 Khi vận chuyển cọc - Khi vận chuyển cọc hai neo có sẵn cọc, tác dụng trọng lượng thân, tiết diện cọc hình thành thớ chịu nén chịu kéo Để an tồn, ta chọn vị trí đặt neo cho mômen kéo nén sơ đồ tính phía - Sơ đồ tính SVTH: Nguyễn ĐứcThiện - 81203577 16 THIẾT KẾ MÓNG CỌC - Tính tốn cốt thép  Trọng lượng thân cọc  Mômen lớn cọc  Cốt thép tối thiểu cọc Chọn bề dày lớp bê tông bảo vệ a = cm  - GVHD : Đặng Kỳ Minh h0 = 40 – = 35 cm Thép chọn 8ϕ16, phần thép chịu mômen kéo 3ϕ16 có Vậy thép chọn thỏa mãn điều kiện chịu lực vận chuyển 7.2 Khi thi công cọc - Khi dựng cọc thẳng đứng, ta buột dây vào đầu cọc kéo, trọng lượng thân cọc, tiết diện cọc hình thành thớ chịu nén kéo Tương tự vận chuyển cọc, để an tồn, ta chọn vị trí đặt neo cho mơmen kéo nén Vị trí đặt neo thể sơ đồ - Sơ đồ tính SVTH: Nguyễn ĐứcThiện - 81203577 17 THIẾT KẾ MÓNG CỌC - GVHD : Đặng Kỳ Minh Tính tốn cốt thép  Trọng lượng thân cọc  Mômen lớn cọc  Cốt thép tối thiểu cọc  Thép chọn 8ϕ16, phần thép chịu mơmen kéo 3ϕ16 có - Vậy thép chọn thỏa mãn điều kiện chịu lực thi cơng cọc 7.3 Tính tốn móc cẩu để vận chuyển lắp dựng cọc - Trọng lượng cọc - Diện tích tiết diện thép móc cẩu Vậy chọn thép móc cẩu ϕ14 SVTH: Nguyễn ĐứcThiện - 81203577 18 ... ’ 13 023 ’ 12 57 ’ 26 014 ’ 29 015 ’ Tổng b Thành phần sức chịu tải mũi cọc Trong SVTH: Nguyễn ĐứcThiện - 8 120 3577 ci (kN/m2 ) 6.9 21 .2 58.34 32. 22 51.55 12. 5 84.05 27 .87 100.33 3.8 113.58 24 .06... tự Đài cọc l1 l2 nối cọc TH1: ν1 = 0.7 TH2: ν1 = l0 = max (ν1l1; ν2l2) = max (0.730 ; 21 0.3) = 21 m ϕ = 1. 028 − 0.000 028 8 × λ − 0.0016 × λ = 1. 028 − 0.000 028 8 × 52. 52 − 0.0016 × 52. 5 = 0.865 PVL... dày Độ sâu 6b 32. 536.5 36.540.5 0 .2 40.540.7 6b 6b - z L/B z/B Koi γ’ 34.5 1 .28 4.07 0,03 9.9 0. 02 9.9 0, 02 9.9 38.5 40.6 1 .28 1 .28 4.54 4.79 σgl 4 .22 3 3.4 02 3.05 P1i P2i e1 e2 355. 62 359.84 0,873