chng 9: tính toán cốt thép móng 1) cọc đ-ờng kính 1,4 m a) Sức chịu tải của cọc Sức chịu tải của cọc về ph-ơng diện đất nền Theo Meyerhof , sức chịu tải của cọc theo kết quả xuyên tiêu chuẩn bao gồm hai thành phần : lực ma sát quanh cọc Q s và lực chống mũi cọc Q c . Q s = i2ii NKlu Trong đó : l i : chiều dài đoạn cọc trong lớp đất thứ i u i : chu vi đoạn cọc trong lớp đất thứ i . Với cọc tròn đ-ờng kính 1,4 m u i = const = 4.39 m i N : Kết quả xuyên tiêu chuẩn trung bình của lớp đất i . K 2 : Hệ số kể đến ma sát quanh cọc lấy bằng 0,1 t/m 2 đối với cọc nhồi . Q c = FNK n1 Trong F : diện tích mũi cọc , với cọc đ-ờng kính 1,4 m F = 1,54 m 2 n N : Kết quả xuyên tiêu chuẩn của lớp đất mà mũi cọc chống vào . K 1 : Hệ số kể đến lực chống mũi cọc lấy bằng 12 t/m 2 đối với cọc nhồi . Vậy , theo kết quả xuyên tiêu chuẩn , ta có : Q s = u . K 2 . (N 1 . l 1 + N 2 . l 2 + N 3 . l 3 + N 4 . l 4 + N 5 . l 5 + N 6 . l 6 + N 7 . l 7 ) = 4,39 . 0,1 . ( 13,8 . 6 + 10.18 + 15 . 24,6 + 18 . 6,8 + 100 . 3 ) 465t Q c = FNK n1 = 12 . 100 . 1,54 1848t Khả năng chịu tải của cọc về ph-ơng diện đất nền là : P đ = 32 Q 25,1 Q cs = 5.2 1848 7,1 465 = 1015 t Sức chịu tải của cọc về ph-ơng diện vật liệu Sử dụng bê tông cọc mác 300 , cốt thép nhóm AII sử dụng 1220 bố trí quanh chu vi Sức chịu tải của cọc về ph-ơng diện vật liệu là : P vl = R n F b + R a F a Bê tông mác 300 R n = 130 kG/cm 2 F b = 15400 m 2 Thép nhóm AII R a = 2800 kG/cm 2 F a = 58,9 cm 2 P vl = 130.15400 + 2800.58,9 =1637000 kG 1637 t Vậy sức chịu tải của cọc đơn là : P c = min(P đ , P vl ) = P đ = 1015 t b) Tính toán kiểm tra móng cọc Bố trí nhóm cọc trong đài Cột có lực dọc lớn nhất lấy từ tổ hợp (5+6+8) có : N max = 858 t , M . = -11,864 tm , Sử dụng cọc có đ-ờng kính 1,4 m có sức chịu tải P c = 1015 t , lựa chọn sơ bộ số cọc theo công thức : n = c max P N = 1015 858 = 0,84 chọn 1 cọc cho đài . Bố trí hệ cọc nh- hình vẽ : Kiểm tra chiều sâu đài cọc Theo quan niệm tính toán móng cọc đài thấp , lực cắt tác dụng vào đài do lớp đất trên đáy dài tiếp thu vậy chiều sâu đài phải đủ để chịu lực cắt . Theo cách bố trí đài trên hình vẽ ta kiểm tra lực cắt theo ph-ơng ngang Q .max = 9,323 t Điều kiện để chiều sâu đài đủ để tiếp thu lực cắt là : h 0,7tg(45 0 - 2 ) d b. Q góc ma sát trong của đất =12,3 0 Lớp đất trên cùng là sét pha dẻo cứng 1,70 t/m 3 h 0,7tg(45 - 2 ) d b. Q = 0,7 . tg(45- 2 12,3 ) . 6,1.70,1 323,9 = 1,04 m chọn Chiều sâu đáy đài so với mặt dất t- nhiên là 1,4 m Kiểm tra sức chịu tải của cọc Kiểm tra với cặp nội lực N max = 858 t , tổ hợp (5+6+8) Lực dọc lớn nhất tác dụng lên một cọc là : P max = n lbhN tb Trong đó : tb : trọng l-ợng riêng trung bình lớp đất phủ mặt đài và bê tông móng bằng 2,5 t/m 3 h : chiều sâu đáy đài lấy từ mặt dất tự nhiên , h = 2.0 m b : bề rộng đài , b = 2,4 m l : chiều dài đài , l = 2,4 m n : số cọc trong một đài , n = 1 P max = 1 4,2.4,2.2.5,2858 = 886,8 t P max < P đ =1015 vậy cọc đủ khả năng chịu tải . c) Tính toán kiểm tra đài cọc tính toán chọc thủng:đài có thể bị chọc thủng do cột hay do cọc tính cột chọc thủng:cột choc thung đài khi ứng suất tiếp lớn và bê tông trong đài không đủ chịu lực cắt điều này rất khó xảy ra vì bê tông chịu đ-ợc lực cắt rất lớn cọc chọc thủng đài:từ mép cột kẻ các đ-ờng 45 0 cọc nằm trong phạm vi của hai đ-ờng kẻ vậy không phảI kiểm tra cọc chọc thủng đài. Tính toán cốt thép Sơ đồ tính thép: B N0 M0 Q0 N M 2 tính cốt thép ở mặt trên và mặt d-ới của đài : đài đ-ợc coi nh- ngàm vào cột và cọc song ở tr-ờng hợp này đài chỉ gồm một cọc và phía trên là một cột nên mặt trên và d-ới của đài chỉ chịu tảI trọng là phản lực của đất nền .phản lực này là không đáng kể do đó cốt thép phía trên và d-ới của đài đ-ợc đặt theo cấu tạo . chỉ tính cốt thép mặt d-ới của đài chịu giá trị mô men từ chân cột truyền xuống .giá trị mô men tính ở cốt đáy đài là: M=M 0 +Q 0 .h m +N 0 .e .với cột có đ-ờng kính 0.8m thì các giá trị nội lực chân cột là : M 0 =37,781 tm; Q 0 =9,587 t; N 0 =858 t M=37,781+9,587*2+858*0,492=479,091 tm Diện tích cốt thép tính toán: )(8,140 28001359.0 10*479091 9.0 2 2 cm Rh M F ao Chọn 2030 có F a =141.36 (cm 2 ). Khoảng cách giữa các cốt thép a=120 (mm). Cốt thép theo ph-ơng dọc nhà đặt:20 25 a=120mm Thép lớp trên đặt 14a200. còn lại đặt 14a200 để tránh co ngót cho bê tông. d) Kiểm tra c-ờng độ đất nền d-ới mũi cọc Móng cọc đ-ợc coi nh- một móng khối quy -ớc .móng khối quy -ớc đ-ợc xác định nh- sau: + chiều sâu chôn móng bằng độ sâu mũi cọc + kích th-ớc đáy khối móng quy -ớc bằng Fq-=Lq Bq- .Lqu và Bqu đ-ợc xác định dựa tuỳ theo đó là cọc chống hay ma sát . Lqu=L1+2L.tg Bqu=B1+2L.tg L là chiều dài tính từ đáy lớp đất thứ ba đến mũi cọc L=18m 4 tb . với tb = 4 =30 0 tb : góc ma sát trong trung bình của các lớp đất. Vậy các kích th-ớc của móng khối qui -ớc là : Lqu = 1,2 + 2.18 . tg( 4 30 ) = 6 m. Bq-= Lq-=6m. L1,B1:khoảng cách giữa hai hàng cọc ngoài cùng .vì ở đây chỉ có một cọc nên lấy bằng đ-ờng kính cọc khoan nhồi. Sơ đồ móng khối quy -ớc cho ở hình vẽ : Sức chịu tải của đất nền d-ới mủi cọc theo Terzaghi là : P u = s bN + s q tb hN q + s c cN c Trong đó : s , s q : các hệ số hình dạng dùng cho móng đơn chiều dài hữu hạn s = 0,5 - 0,1 Lqu Bqu = 0,5 - 0,1 . 6 6 = 0,4 s q = 1 : trọng l-ợng riêng của lớp đất d-ới cùng , = 1,9 t/m 3 tb : trọng l-ợng riêng trung bình của các lớp đất phía trên đáy móng , tb = 1,82 t/m 3 N N q , N c : tra bảng theo của lớp đất d-ới cùng = 45 0 N = 297 , N q = 135 lớp d-ới cùng là tầng cuội sỏi c = 0 không cần tra bảng hệ số N c Vậysức chịu tải của đất nền là : R = 5,2 p u = 5,2 135.52.82,1297.6.9,1.4,0 = 5219 t/m 2 Tải trọng mà đất nền phảI chịu là(tại vị trí đý móng quy -ớc): Nqu=N 0 +Nmqu= N 0 + tb . h m Bqu.Lqu Mqu=M N 0 là lực nén tại chân cột N 0 =858t, M 0 là mô men tại tiết diện chân cột M 0 =37,781tm M=M 0 +Q 0 . h m + N 0 .e Q 0 =9,587t lực cắt tại tiết diện chân cột ỉng suất d-ới đáy móng quy -ớc là P tb = Fqu Nqu = LquBqu N . + tb . h m Trong đó : tb : trọng l-ợng riêng trung bình của bê tông móng và đất phía trên đáy móng qui -ớc lấy tb = 2 t/m 3 P tb = 6 . 6 858 + . 50 = 124 t/m 2 Pmax= Fqu Nqu + W Mqu Ư =124+ 6 52.6 378,0.85852.587,9781,37 2 =126t/m2 P tb << R và Pmax<1,2R đất nền đủ khả năng chịu tải . f) kiểm tra lún của móng cọc (trạng tháI giới hạn 2) Kiểm tra lún theo hai công thức sau: S<Sgh và S Sgh độ lún của móng có thể tính theo ph-ơng pháp đàn hồi vì d-ới đáy móng khối quy -ớc chỉ có một lớp đất: S = E )1(pb 2 .trong đó: b: bề rộng của đay móng khối quy -ớc ;mô đun biến dạng của lớp đất d-ới đáy khối móng quy -ớc q c, q c có thể tra bang theo chỉ số spt_N: Lớp 5 :N=100 q c =200 là hệ số phụ thuộc vào loại đất E 05 =1,5.200=300kg/cm2=3000t/m2 : hệ số hình dạng tra bảng phụ thuộc vào tỉ số l b , với b = 6; l = 6 = 0,99 xác định áp lực gây lún p gl : p gl = LquBqu N 15,1 0 = 6.6.15,1 858 =20,7t/m2 Độ lún của móng khối qui -ớc là S = 3000 )3,01(99,0.6.7,20 2 = 0,037 m = 3.7cm < S gh = 8 cm . . chân cột là : M 0 =37,781 tm; Q 0 =9, 587 t; N 0 =858 t M=37,781 +9, 587*2+858*0, 492 =4 79, 091 tm Diện tích cốt thép tính toán: )(8,140 280013 59. 0 10*4 790 91 9. 0 2 2 cm Rh M F ao Chọn 2030 có. l b , với b = 6; l = 6 = 0 ,99 xác định áp lực gây lún p gl : p gl = LquBqu N 15,1 0 = 6.6.15,1 858 =20,7t/m2 Độ lún của móng khối qui -ớc là S = 3000 )3,01 (99 ,0.6.7,20 2 = 0,037 m = 3.7cm. tra bảng hệ số N c Vậysức chịu tải của đất nền là : R = 5,2 p u = 5,2 135.52.82,1 297 .6 .9, 1.4,0 = 52 19 t/m 2 Tải trọng mà đất nền phảI chịu là(tại vị trí đý móng quy -ớc): Nqu=N 0 +Nmqu=