CÁC LOẠI TẢI TRỌNG DÙNG TÍNH TOÁN VÀ SƠ BỘ KÍCH THƯỚT

THIẾT KẾ MÓNG CÔNG TRÌNH

9.4 THIẾT KẾ MÓNG CỌC ÉP

9.4.1 CÁC LOẠI TẢI TRỌNG DÙNG TÍNH TOÁN VÀ SƠ BỘ KÍCH THƯỚT

Móng công trình được tính dựa theo giá trị nội lực nguy hiểm nhất truyền xuống chân cột,vách.Tính toán với 1 trong 3 tổ hợp có:

(Nmax,MXtu,MYtu,QXtu,QYtu) (|MX|max,MYtu,Ntu,QXtu,QYtu) (|MY|max,MXtu,Ntu,QXtu,QYtu)

TẠI CHÂN CỘT

Cột Tổ hợp N0tt M2X0tt M3Y0tt Q2X0tt Q3Y0tt

kN kNm kNm kN kN

C29 Nmax 23476.99 10.30 21.09 13.05 8.57

C30 Nmax 15166.29 5.92 8.56 149.10 112.17

C52 Nmax 10549.4 29.06 9.851 101.4 295.11

TẠI ĐÁY ĐÀI

Cột Tổ hợp Ntt M2Xtt M3Ytt Q2Xtt Q3Ytt

kN kNm kNm kN kN

C29 Nmax 23476.99 27.44 47.19 13.05 8.57

C30 Nmax 15166.29 230.26 306.76 149.10 112.17

C52 Nmax 10549.4 619.28 212.65 101.4 295.11

b. Tải trọng tiêu chuẩn

Tải trọng tiêu chuẩn được sử dụng để tính toán nền móng theo trạng thái giới hạn thứ hai.

Tải trọng lên móng đã tính được từ Etabs 9.5.0 là tải trọng tính toán, để tìm tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên móng 1 cách đơn giản mà quy phạm cho phép là dùng hệ số vượt tải trung bình n =1,15. Như vậy, tải trọng tiêu chuẩn nhận được bằng cách lấy tổ hợp các tải trọng tính toán chia cho hệ số vượt tải trung bình.

TẠI CHÂN CỘT

Cột Tổ hợp N0tc M2X0tc M3Y0tc Q2X0tc Q3Y0tc

kN kNm kNm kN kN

C29 Nmax 20414.77 8.95 18.34 11.35 7.45

C30 Nmax 13188.08 5.14 7.44 129.65 97.54

C52 Nmax 9173.41 25.27 8.57 88.17 256.62

TẠI ĐÁY ĐÀI

Cột Tổ hợp Ntc M2Xtc M3Ytc Q2Xtc Q3Ytc

kN kNm kNm kN kN

C29 Nmax 20414.77 23.86 41.04 11.35 7.45

C30 Nmax 13188.08 200.22 266.75 129.65 97.54

C52 Nmax 9173.41 538.50 184.91 88.17 256.62

c.Sơ bộ kích thước đài cọc :

Do công trình có 1 tầng hầm, cao trình sàn hầm 2 là -3.6m(khoảng cách từ mặt trên sàn trệt đến đáy tầng hầm 2) nên chiều sâu chôn đài được chọn dựa trên cao trình tầng hầm , việc chôn đài được chọn sao cho hợp lý với kiến trúc, thỏa mãn độ bền và tiết kiệm nhất về mặt vật liệu và thi công. Do đó, chọn cao trình mặt đài trùng với cao trình sàn hầm : -3.6m

Chiều cao đài cọc được chọn dựa trên sự tính toán đủ khả năng chịu lực và khả năng chống chọc thủng của đài.Ta có:

+Hủ=2m

+Cao độ đáy đài móng (chưa kể lớp bê tông lót): -5.6m

Móng cọc được thiết kế là móng cọc đài thấp vì vậy độ chôn sâu của đài phải thỏa điều kiện lực ngang tác động ở đáy công trình phải cân bằng với áp lực đất tác động lên đài cọc

Kiểm tra lực xô ngang:

- Điều kiện : chiều sâu đặt đáy Hm phải lớn hơn hmin : chiều sâu đặt đáy đài nhỏ nhất được thiết kế với yêu cầu cân bằng áp lực ngang theo giả thiết tải ngang hoàn toàn do lớp đất từ đáy đài trở lên tiếp nhận.

- Dùng Qmax= 295.11 (kN) để kiểm tra điều kiện cân bằng áp lực ngang đáy đài theo công thức thực nghiệm sau:

Hm

d tt o

B tg Q

h 

 max

min

) 2 45 2 ( 7 .

0 



 - Với:

+ Hm chiều sâu chôn móng từ mặt đất thiên nhiên đến đáy đài : 5m.

+  : góc ma sát trong của đất từ đáy đài trở lên.

+  : dung trọng của đất kể từ đáy đài trở lên mặt đất.

+ Bđ : cạnh của đáy đài theo phương thẳng góc với tải ngang Q - ở đây là bề rộng đài, sơ bộ chọn 2.5m.

min

0 40 ' 2 * 295.11

0.7 (45 ) 2.76

2 14.49 * 2.5

o

h  tg o   m < Hm = 5m.

- Vậy Hm thỏa điều kiện cân bằng áp lực ngang nên ta có thể tính toán móng với giả thiết tải ngang hoàn toàn do lớp đất trên từ đáy đài tiếp nhận.

d.Chọn cọc :

+Sơ bộ chọn tiết diện cọc : 40x40cm, Fc=0.4x0.4=0.16cm2 +Cốt thép cọc : 8 ϕ 16, Fs=16.1cm2

+Vật liệu :

.Bê tông : B20 có Rb=115(kG/cm2), Rbt=9(kG/cm2) .Cốt thép AIII có Rs=3650(kG/cm2)

+Chiều dài cọc :

.Sơ bộ chọn chiều dài cọc đảm bảo điều kiện cọc nằm trong độ sâu 20-30m, đảm bảo hơn 1/3 chiều dài cọc nằm trong lớp đất tốt

.Chiều dài cọc gồm : lt=30d=50cm:đoạn cốt thép neo trong đài móng

Hm

NM Q

hủ

Q

M1

Ep-Ea

lb=10cm :đoạn đầu cọc nằm trong đài (tính từ đáy dưới đài) lc :đoạn đầu cọc trong đất tính từ đáy dưới đài xuống Chọn Lc=23.4m gồm 2 đoạn cọc 11.7m

Đoạn nằm trong đài : 0.6m

Đoạn nằm trong đất (kể từ đáy đài) : 22.4m

Mũi cọc cắm vào lớp đất thứ 4(lớp cát trung chặt vừa ) một đoạn 1.4m 1.1.13 9.4.2 XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC ÉP 1.1.13.1 9.4.2.1 THEO CƯỜNG ĐỘ VẬT LIỆU

Sức chịu tải tính toán theo vật liệu của cọc được tính theo công thức sau:

Pvl =  (RnFb + RaFa) - Trong đó:

+ : Hệ số xét đến ảnh hưởng của uốn dọc tra bảng 5.1 sách Nền và Móng thầy Nguyễn Văn Quảng, phụ thuộc vào tỷ số : ltt/b, với ltt : chiều dài cọc tính từ đáy đài móng đến đáy lớp đất yếu cuối cùng ( bùn sét ) mà cọc đi qua. b : cạnh bé cọc.

ltt = 11 m, b = 0.4m.

->ltt/b = 27.5 -> = 0.645

+ Rn: Cường độ chịu nén của bêtông, Rb = 115 kG/cm2. + Fb: Diện tích mặt cắt ngang của cọc.

+ Ra: Cường độ tính toán của thép, Rs = 3650 kG/cm2. + Fa: Diện tích tiết diện ngang cốt dọc. Fs = 16.1 cm2.

->Pvl = 0.645*(115*1600 + 365016.1) = 157 T.

1.1.13.2 9.4.2.2 THEO CHỈ TIÊU CƯỜNG ĐỘ CỦA ĐẤT NỀN (PHỤ LỤC B TCXD 205-1998):

 Công thức tổng quát :

- SCT cực hạn : Qu = Qs + Qp - Với :

+ Qs : ma sát thân cọc (T).

 Qs = Asfs : cọc nằm trong 1 lớp đất (T).

 Qs =

1 n

si si i

A f

 : cọc nằm trong n lớp đất (T).

+ Qp : sức kháng mũi cọc (T).

 Qp = Apqp (T).

- Trong đó :

+ Asi : diện tích mặt bên cọc nằm trong lớp đất i (m2).

+ fsi : ma sát đơn vị thân cọc lớp đất i (T/m2).

+ Ap : diện tích tiết diện mũi cọc (m2).

+ qp : cường độ chịu tải cực hạn của đất mũi cọc (T/m2).

+ fsi = cai + ó’hi *tg#ai - Trong đó :

 cai : lực dính giữa thân cọc và lớp đất I (T/m2), với cọc BTCT, cai = 0.7c trong đó c là lực dính của lớp đất thứ i.

 ó'hi : ứng suất hữu hiệu trong đất do tải trọng bản thân các lớp đất ở trạng thái tự nhiên gây ra theo phương vuông góc với mặt bên cọc của lớp đất i (T/m2).

 φai : góc ma sát giữa cọc và lớp đất i, với cọc BTCT lấy φa = φ, với φ : góc ma sát trong của lớp đất thứ i ( độ ).

+ qp = c*Nc + ó’vp *Nq + ã*dp *Nã - Trong đó :

 c: lực dính đất nền dưới mũi cọc (T/m2).

 ó'vp : ứng suất hữu hiệu trong đất theo phương thẳng đứng tại độ sâu mũi cọc do trọng lương bản thân đất trạng thái tự nhiên, (T/m2).

 Nc , Nq, Nã : hệ số SCT, phụ thuộc vào ma sát trong của đất, hình dạng mũi cọc, phương pháp thi công cọc, tra biểu đồ quan hệ bên dưới.

 Nc : 9.0 cho cọc đóng.

 Nq : lấy theo hình B.3 phụ thuộc vào φ = 0.75*φ1 + 100 với φ1 là góc ma sát trong tự nhiên của lớp đất ở mũi cọc.

 γ : trọng lượng thể tích đất ở độ sâu mũi cọc (T/m3).

- SCT cho phép của cọc :

Qa = s

s

Q

FS + p

p

Q FS - Với :

+ FSs : hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên, FSs = 1.5 ÷ 2.0.

+ FSp : hệ số an toàn cho sức chống mũi cọc, FSp = 2.0 ÷ 3.0.

 Công thức đơn giản tính gần đúng cho từng loại đất : - SCT cực hạn của cọc trong đất dính :

Qu = Qs + Qp = As αcu + ApNc cu

- Với :

+ cu : sức chống cắt không thoát nước của đất nền, T/m2.

+ α : hệ số, không có thứ nguyên. Đối với cọc đóng lấy theo hình B.1 trong TCVN 205 – 1998 thiết kế móng cọc, với cọc nhồi lấy từ 0.3 ÷ 0.45 cho sét dẻo cứng và 0.6 ÷ 0.8 cho sét dẻo mềm.

+ Nc : hệ số sức chịu tải lấy bằng 9.0 cho cọc đóng trong sét cố kết thường và 6.0 cho cọc nhoài.

- Lưu ý : Hệ số an toàn khi tính toán SCT của cọc theo công thức trên lấy bằng : 2.0 ÷ 3.0.

+ Trị giới hạn của αcu : 1kg/cm2.

 Sức chịu tải cực hạn của cọc trong đất rời :

Qu = Qs + Qp = As Ksó’v tanφa + Ap ó’vpNq

- Với :

+ Ks : hệ số áp lực ngang trong đất ở trạng thái nghỉ, lấy theo hình B.2.

+ ó'v : ứng suất hữu hiệu trong đất tại độ sâu tính toán ma sát bên tác dụng lên cọc, T/m2. + φa : góc ma sát giữa đất nền và thân cọc.

+ ó’vp : ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng tại mũi cọc, T/m2. + Nq : hệ số SCT, xác định theo hình B.3

- Lưu ý : Hệ số an toàn khi tính toán SCT của cọc theo công thức trên lấy bằng : 2.0 ÷ 3.0.

 Sct cọc theo điều kiện nền : 103 (T).

 Vậy, chọn SCT thiết kế cọc : Ptk = 100 (T).