Tải trọng nguy hiểm tác dụng tại chân cột lấy từ bảng tổ hợp
Cét A4: Nmax = -264240 kG Mt =24750 kGm Qt =6500kG Cét B4: Nmax = -379560kG Mt =-30560 kGm Qt = 1270 kG Cét C4: Nmax = -515020 kG Mt =-2150 kGm Qt = -1380 kG Cét D4: Nmax = -483950 kG Mt =-990 kGm Qt = -340 kG Cét E4: Nmax = -369290 kG Mt =30210kGm Qt=10780 kG
1.TÝnh mãng cét C4 a. Chọn độ sâu đặt đài
Dự kiến dùng cọc khoan nhồi, đường kính 800mm, bê tông mác 300 thép nhãm AIII.
Cọc cắm vào lớp đất 6 là lớp cuội sỏi 1,5 m, dự kiến đến cao trình - 38,5 m.
Chiều cao đài sơ bộ xác định theo công thức:
h® = (0,08 ÷ 0,12).n
Với n là số tầng = 10 à ta chọn chiều cao đài =1,5 m
Độ sâu đặt đài phải đạt điều kiện để tính toán theo sơ đồ móng cọc đài thấp:
h ≥ 0,7hmin
Trong đó: h- độ sâu của đáy đài.
b tg Q
hm
γ
ϕ ∑
−
= )
45 2 ( 0
min
γ và ϕ- trọng lượng thể tích tự nhiên của đất từ đáy đài trở lên và góc ma sát trong;
∑Q- tổng tải trọng ngang;
b - cạnh của đáy đài theo phương thẳng góc với tổng lực ngang VËy:
Trường đại học xây dựng hà nội đồ án tốt nghiệp ksxd khóa 2001-2006
svth : nguyễn ngọc khánh mã sv :10821-46 lớp 46xd6 46 m
tg
hm 0.472
2 . 82 , 1
38 . ) 1 2 45 15 (
0 0
min = − =
h ≥ 0,7.0,472=0,33 m
Ta chọn chiều sâu đặt đài là 1.5 m so với sàn tầng hầm.
b. Xác định sức chịu tải của cọc Theo vật liệu làm cọc:
Bê tông cọc mác 300 có Rn=130 kG/cm2. Thép cọc nhóm AIII có Ra=3600 kG/cm2.
Sức chịu tải của cọc nhồi theo vật liệu làm cọc được xác định theo công thức:
Pvl=m.(Ra .Fa+m1.m2.Rb.Fb) Víi:
m1 là hệ số điều kiện làm việc của cọc nhồi, m1=0,85 m2 là hệ số ảnh hưởng của phương pháp thi công, m2=0,7
FBT: diện tích tiết diện cọc, FBT=3,14.0,4x0,4= 0,503 m2 = 5030 cm2 FCT: diện tích cốt thép trong cọc chọn cốt dọc 16 F20 có FCT= 50,24cm2 RBT: cường độ chịu nén tính toán của bêtông mác 300 có RBT=130 kG/cm2 RCT: cường độ chịu kéo của cốt thép RCT = 3600kG/cm2
Pvl =1.(3600.50,24+130.5030.0,85.0,7)
= 56990 Kg =570 T
Sức chịu tải của cọc theo đất nền được xác định theo công thức:
P® = k.m.(α1.Ri.F + u.∑α2.τi.li) Trong đó:
m: hệ số điều kiện làm việc: m = 1.
k: hệ số đồng nhất của đất: lấy k = 0,7.
α1: hệ số làm việc của đất dưới mũi cọc: α1 = 1.
α2: hệ số làm việc của đất xung quanh mũi cọc: α2 = 0,6.
u: chu vi cọc = 2,52 m
Ri: cường độ của đất dưới mũi cọc được xác định theo công thức:
Mũi cọc ở độ sâu –38,5m so với mặt đất tự nhiên và chống vào lớp cuội sỏi với cường độ:
Ri = 0,75β( γ1dAk0 + αγ2LBk0 )
svth : nguyễn ngọc khánh mã sv :10821-46 lớp 46xd6 47 Víi:
γ 1 là trọng lượng thể tích đất ở chân cọc, γ I =2000 kG/m3.
γ 2 là trọng lượng thể tích trung bình của các lớp đất từ mũi cọc trở lên.
γ 2=
∑ ∑
i i i
h xh )
(γ =
5 , 37
5 , 1 . 2 82 , 1 . 10 65 , 1 . 12 96 , 1 . 10 94 , 1 .
4 + + + + =1,83 T/m3 = 1830
kG/m2
L: chiều dài cọc = 35,2 m d: đường kính cọc=0,8 m.
0
Ak,Bk0,α, β tra bảng theo ϕI =330
0
Ak=48,6, Bk0=87,6 α = 0,67, β = 0,25
à R=0,75.0,25.(2.0,8.48,6+0,67.1,83.35,2.87,6) =713,4T
à P® = 0,7.[713,4.0,503 + 2,52.0,6(1,2.3 +10.3,4 +12.0,8 +10.3,4 +1,5.10)]
= 353 T
Pđ < PVL nên sức chịu tải của cọc lấy theo sức chịu tải của đất nền [P]
=353T
c. Xác định kích thước đài móng và số lượng cọc
áp lực tính toán giả định tác dụng lên đế đài do phản lực đầu cọc gây ra:
2 2
2 61,28 /
) 8 , 0 . 3 (
353 )
3
( T m
d
Ptt = Pgh = =
Diện tích sơ bộ của đế đài gây ra:
n h P F N
d tb tt
tt
d = −γ 0
γtb-trị số trung bình của trọng lượng riêng bêtông đài cọc và đất lấp trên các bậc đài lấy = 2T/m2
hđ- độ sâu đặt đài;
n- hệ số vượt tải n = 1,1
N0tt-lực dọc tính toán xác định tại cốt đỉnh đài;
0 2
05 , 1 9 , 1 . 2 . 2 28 , 61
020 .
515 m
n h P F N
d tb tt
tt
d =
= −
= − γ
Trường đại học xây dựng hà nội đồ án tốt nghiệp ksxd khóa 2001-2006
svth : nguyễn ngọc khánh mã sv :10821-46 lớp 46xd6 48 Xác định số lượng cọc cần
thiết:
Trọng lượng của đài và đất trên đài:
N®tt=n.F®.h.γtb=1,1.9,05.1.5.2
= 29,85 T
Lực dọc tính toán tác dụng
đến đế đài:
Ntt= N0tt + N®tt = 515.020 + 29,85= 544,87 T Số lượng cọc sơ bộ:
85 . 353 1 .545 2 ,
1 =
=
= P
n N
β tt chọn n=2 cọc
Với β = 1-1,5: hệ số kể đến ảnh hưởng của mômen và lực cắt.
Trên thực tế đối với nhà cao tầng khi kể đến việc xuất hiện không đồng thời của các trường hợp tải trọng và sự làm việc thực tế của cọc người ta cho phép cọc
được làm việc với tải trọng P ≤ 1,2 [P]
Ta chọn số lượng cọc là 2 và bố trí như hình vẽ Diện tích đế đài thực tế:Fđ =1,3.3,7= 4,81 m2 Trọng lượng thực tế của đài và của đất trên đài:
N®tt=n.F’®.h.γtb=1,1.4,81.1.5.2 = 15,87 T Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài Ntt= N0tt + N®tt = 515,020+15,87 =531T
Mômen tính toán xác định tương ứng với trọng tâm diện tích tiết diện các cọc tại đế đài:
Mtt = Mtt0+ Qtt.h = 2,15 + 1,38.1,5 = 4,22 Tm Pttmax,min=
± ∑. max2
i tt y coc
tt
X X M n
N =
2 . 2 , 1
2 , 1 . 22 , 4 2 531
± 2
Pmax= 267 T < 1,2 [Pcọc ] = 423,6 T Pmin = 264 T < 1,2 [Pcọc ] = 423,6 T
Vì Pmin=264 T >0 nên không phải kiểm tra cọc chịu nhổ.
Trọng lượng cọc
svth : nguyễn ngọc khánh mã sv :10821-46 lớp 46xd6 49 Pcọc= .2,5.1,1.35,2 48,63T
4 14 , 3 . 8 ,
0 2 =
→Ptại mũi cọcmax= coc
tt P
Pmax+ =267 +48,63 = 316 T < P® =353 Vậy cọc đủ khả năng chịu lực.
d. Tính toán kiểm tra cường độ của nền đất
Để kiểm tra cường độ của nền đất tại mỗi cọc, người ta coi đài cọc, cọc và phần đất giữa các cọc là một khối móng quy ước. Móng khối này có chiều sâu
đáy móng bằng khoảng cách từ mặt đất tới mặt phẳng đi qua mũi cọc.
-1,80
-3,30
-38,50
Diện tích đáy khối móng quy ước xác định theo công thức sau:
Fdq=(A1 + 2Ltgα)(B1 + 2Ltgα) = LM.BM Trong đó:
A1 và B1: Khoảng cách từ hai mép hàng cọc ngoài cùng theo hai phía
Trường đại học xây dựng hà nội đồ án tốt nghiệp ksxd khóa 2001-2006
svth : nguyễn ngọc khánh mã sv :10821-46 lớp 46xd6 50 A1= 0,8 m, B1 = 3,2m
L: chiều dài cọc tính từ đáy đài tới mũi cọc =35,2.
α- góc mở rộng so với trục thẳng đứng, kể từ mép ngoài của hàng cọc ngoài cùng.
Theo quy phạm:
4 ϕtb
α =
ϕtb-góc ma sát trung bình của các lớp đất từ mũi cọc trở lên.
0 0
0 0
0 0
53 , 5 13
, 37
5 , 1 . 33 10 12 12 . 9 10 . 17 4 .
15 + + + + =
tb = ϕ
0 0
39 , 4 3
53 ,
13 =
= α
Fdq= (0,8+2.35,2.tg3,390) x(3,2+2.35,2.tg3,390) = 4,97x7,37m= 36,6 m2 Xác định trọng lượng của khối móng quy ước:
+ Trọng lượng từ đế đài trở lên mặt tầng hầm:
N1TC = LMxBMhγtb = 36,6.1,5. 2 = 109,8 T + Trọng lượng của lớp đất thứ 2
N2TC = (36,6 - 2.3,14.0,82/4).1,7.1,94 = 117,4 T + Trọng lượng của lớp đất thứ 3
N3TC = (36,6 – 0,5.3,14.0,82).10.1,82 = 647T + Trọng lượng của lớp đất thứ 4
N4TC = (36 ,6– 0,5.3,14.0,82).12.1,65 = 705 T + Trọng lượng của lớp đất thứ 5
N5TC = (36,6 -0,5. 3,14.0,82).10.1,96 =698 T + Trọng lượng của lớp đất thứ 6
N5TC = (36,6 -0,5. 3,14.0,82).1,5.2 = 107 T + Trọng lượng của các cọc là:
N6TC = 3,14.0,82.35,2..2,5.0,5 = 88 T Tổng tải trọng khối móng quy ước:
= 109,8 +117,4 +647 +705 +698 +107 +88 = 2472 T Lực dọc tiêu chuẩn do cột truyền xuống:
n T N N
TT
TC 429
2 , 1
02 ,
0 515
0 = = =
Tổng lực dọc tác dụng tại đáy khối móng quy ước:
svth : nguyễn ngọc khánh mã sv :10821-46 lớp 46xd6 51 N = 2472+429= 2901 T
Mômen tương ứng với tiết diện đáy khối móng quy ước:
m Q T
M M
TT TT
TC 36,7 44 .
2 , 1
38 , 1 2 , 1
15 , 7 2 , 2 36 , 1 2 , 1
0 + = + =
=
Độ lệch tâm:
N m e MTC
TC
015 , 2901 0
44 =
=
=
áp lực tiêu chuẩn ở đáy khối móng quy ước:
31 ) , 7
015 , 0 . 1 6 6( , 36 ) 2901 1 6
(
min
max = ± = ±
a e F
N
dq TC
σ TC
⇒σmaxTC = 80,23 T/m2 σminTC =78,28T/m2
Xác định cường độ của đất nền tại đáy khối móng quy ước:
RM =
TC 2 1
k m .
m (A.BM.γII +.B.HM.γ'II +D.CII)
BM , HM là bề rộng và chiều cao khối móng qui ước :
kTC = 1 vì các chỉ tiêu cơ lý lấy theo các thí nghiệm trực tiếp Tra bảng 3.2 sgk ĐANM với đất lớp 6(ϕ=33, CII=0) ta có:
m1 =1,4, m2 =1
γII = 2 T/m3, γ'II = 1,83 T/m3 A = 1,44; B = 6,78; D = 8,87 RM =
1 1 . 4 ,
1 .(1,44.4,91.2 + 6,78.36,7.1,83 + 8,87.0) = 657 T/m2 σmaxtc =80,23T /m2<1,2.Rm
/ 2
25 ,
79 T m
tc tb =
σ < Rm = 657 T/m2.
Nền đủ khả năng chịu lực theo trạng thái giới hạn I.
e.Tính lún của móng
Trong công trình này cọc nhồi được tựa lên lớp cuội sỏi có khả năng chịu lực rất cao nên cọc làm việc như cọc chống. Độ lún của cọc gồm độ lún phía dưới bản và độ lún đàn hồi của cọc phía trên thông thường là rất nhỏ so với độ lún cho phép, nên ta có thể bỏ qua việc tính lún của công trình.
f. Kiểm tra độ bền đài
Trường đại học xây dựng hà nội đồ án tốt nghiệp ksxd khóa 2001-2006
svth : nguyễn ngọc khánh mã sv :10821-46 lớp 46xd6 52 Kiểm tra chọc thủng
Theo công thức:
P ≤ [α1.(bc+c2)+α2.(hc+c1)].h0.Rk
Rk : cường độ chịu kéo của bê tông R k=10 Kg/cm2
Giả thiết h0 = 1,35 M
Vì c1 =0,45, c2 = 0,4 < 0,5h0: khoảng cách từ mép cột đến hàng cột đang xét
→ α1= α2 =( 1,5. 2
0
0 )
h . 5 , 0 ( h
1+ ) = 3,36 P :là lực đâm thủng bằng tồng phản lực Các cọc nằm ngoài tháp đâm thủng : P=267+264 =531 T
VP = [3,36.(0,5 +0,4) + 3,36.(0,7 +0,45)].1,35 .100=929 T
VP > Pttep= NTT = 531 T
đài móng không bị phá hoại do chọc thủng
Kiểm tra bền theo tiết diện nghiêng
P ≤β.b.h0.Rk
P tổng phản lực tổng tại các đỉnh cọc nằm giữa mặt phẳng cắt qua mép cột hoặc trụ và mép đài gần nhất
P = 267 T
β = 0,7. 0)2 c (h 1+
c: khoảng cách từ mép cột đến mép hàng cọc đang xét vì c = 0,45m < 0,5 h0 nên lấy c= 0,5 h0
β = 0,7. 2
0
0 )
h . 5 , 0 ( h
1+ = 1,57
VP = 1,57.1,3.1,35.100= 276T
svth : nguyễn ngọc khánh mã sv :10821-46 lớp 46xd6 53 P< VP do vậy đai đảm bảo không bị phá hoại trên tiết diện nghiêng.
g. Tính toán cốt thép cốt thép đài cọc
Tại tiết diện 1-1
M = Pmax.r = 267.(1,2 − 0,35) = 227 Tm
Fa1 = 52
135 . 3600 . 9 , 0
10 . 227 .
. 9 , 0
5
0
= h =
R M
a
cm2 Chọn 14 F22 có Fa = 53,2 cm2 a= 100
Tiết diện 2-2 đặt thép F12 a200 theo cấu tạo.
cốt thép cọc
Thép dọc trong cọc được đặt theo cấu tạo với tỷ lệ cốt thép à ≥ àmin = 1%
Cốt thép dọc đặt 16 F25 có Fa = 78,56 cm2 Cốt đai chọn F10 a200
2 2
1 1
12a200 22a100
2. TÝnh mãng cét A4
Dự kiến dùng 1 cọc khoan nhồi, đường kính 800, bê tông mác 300 thép nhãm AIII.
Diện tích cọc Fb = 0,502m2
Thép dọc cọc lấy16 F25 Fa = 78,56 cm2
Trường đại học xây dựng hà nội đồ án tốt nghiệp ksxd khóa 2001-2006
svth : nguyễn ngọc khánh mã sv :10821-46 lớp 46xd6 54 Cọc cắm vào lớp đất 6 là lớp cuội sỏi 1,5 m, dự kiến đến cao trình - 38,5 m.
Ta chọn chiều sâu đặt đài là 1,5 m so với sàn tầng hầm . a. Xác định sức chịu tải của cọc
Sức chịu tải theo vật liệu làm cọc Pvl = m.(Ra .Fa+m1.m2.Rb.Fb)
Pvl=1.(3600.78,56+130.5020.0,85.0,7)
=671111 kG =671 T Sức chịu tải theo đất nền P® = k.m.(α1.Ri.F + u.∑α2.τi.li) Ri = 0,75β( γ1dAk0 + αγ2LBk0 )
0
Ak,Bk0,α, β tra bảng theo ϕI =330
0
Ak=48,6; Bk0=87,6; γ1 = 2 T/m3 α = 0,67; β = 0,25; γ2 = 1,83 T/m3
à R=0,75.0,25.(2.1.48,6+0,67.1,83.35,2.87,6) = 713,4 T
à P® = 0,7.[713,4.0,502 + 2,52.0,6(1,2.3 +10.3,4 +12.0,8 +10.3,4 +1,5.10)]
= 353 T
víi α1 = 1; α2 = 0,6; k = 0,7
Ta lấy sức chịu tải của cọc theo sức chịu tải của đất nền = 353 T Ta chọn kích thước đài (1,3x1,3x1,5) và bố trí cọc như hình bên.
Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài Ntt= N0tt + N®tt = N0tt + n.F’®.h.γtb