Chng 16: thiết kế phần ngầm * I. Chỉ tiêu cơ lý của nền đất, phân tích lựa chọn ph-ơng án móng: 1. Chỉ tiêu cơ lý của nên đất: Nền đất trong phạm vi hố khoan gồm 6 lớp trình bày ở bảng sau, có độ sâu z tính từ mặt đất tự nhiên. z H c E Lớp Tên lớp đất (m) (m) (T/m 3 ) (daN/cm 2 ) () (daN/cm 2 ) (T/m 1 Sét pha cát dẻo chảy -1.78 1.78 2 0.10 10 40 2 Cát mịn dẻo mềm -9.78 8.00 1.78 0 28 100 3 Sét pha cát chặt vừa - 15.28 5.50 1.80 0.15 18 60 4 Cát (mịn, hạt trung) chặt vừa - 27.28 12.00 1.78 0 32 150 5 Cát hạt trung rất chặt - 47.28 20.00 1.82 0 35 175 6 Cuội sỏi >60 >13 1.80 0 42 450 2. Phân tích, lựa chọn ph-ơng án móng: - Từ kết quả phân tích địa chất công trình, ta thấy rằng các lớp đất trên yếu, không làm nền tốt khi công trình có quy mô và tải trọng lớn, chỉ có lớp thứ 6 là lớp cuội sỏi có chiều dày không kết thúc tại đáy hố khoan là lớp có khả năng làm nền tốt cho công trình. - Với điều kiện quy mô và tải trọng lớn nhu với công trình này, giải pháp móng cọc là phù hợp hơn cả. - Có nhiều cách hạ cọc đang đ-ợc sử dụng nh-: đóng cọc, ép cọc, cọc khoan nhồi, Sau đây ta sẽ phân tích từng loại cọc để lựa chọn ph-ơng án thích hợp nhất: . Đóng cọc: trong điều kiện công trình thi công trong thành phố, xung quanh giáp nhà dân thì việc đóng cọc chắc chắn sẽ vấp phải sự phản đối của dân quanh khu vực công trình, do đó ph-ơng án này không thể sử dụng đ-ợc. . ép cọc: do công trình chịu tải trọng lớn, nên cọc cần phải có kích th-ớc và sức chịu tải lớn(nếu không số cọc sẽ rất nhiều), do đo số l-ợng đối trọng cần thiết phục vụ cho việc ép cọc sẽ rất lớn. Nền đất lớp mặt của công trình lại là đất yếu,mặt bằng thi công không rộng rãi, do đó việc sử dụng ph-ơng pháp ép cọc cũng không phải là cách tốt nhất. Hai cách hạ cọc nói trên đều có thể làm các công trình bên cạnh bị nghiêng, lệch do nền đất bị nén chặt. . Cọc khoan nhồi: Cọc khoan nhồi có nhiều -u điểm so với các ph-ơng pháp trên: đảm bảo an toàn cho các công trình lân cận, trong quá trình thi công dễ dàng điều chỉnh các thông số của cọc(nhất là chiều sâu chôn cọc) cho phù hợp với điều kiện địa chất thực tế, độ lún nhỏ(gần nh- không lún), sức chịu tải lớn, Kết luận: chọn ph-ơng án cọc khoan nhồi với mũi cọc cắm vào lớp 6 một đoạn 5m(do yêu cầu kháng chấn). II. Tính toán móng cọc khoan nhồi: Tính toán móng cọc theo TCXD 205-1998 và TCXD 195-1997. Vật liệu làm cọc: - Bê tông mác 300#, có )m/T(1300)cm/daN(130R 22 n . - Cốt thép chịu lực nhóm AII, có )m/T(28000)cm/daN(2800R 22 a - Cốt thép chịu lực nhóm AI, có )cm/daN(1800R 2 ad Chọn sơ bộ đ-ờng kính cọc 1,2m, thép đai 10a200, thép dọc 30 28, )cm(8,184F 2 a , => (%)63,1%100. 11304 8,184 , Sơ bộ chọn chiều cao đài là 1,8m, mặt đài nằm cách cốt 0,0 một đoạn 6,4m hay 5,7m kể từ mặt đất tự nhiên. Đáy đài nằm d-ới mặt đất tự nhiên 7,5m. Cọc ngàm vào lớp 6 một đoạn 5m=>chiều dài cọc là 47,28+5- 7,5=44,78(m). 1. Xác định sức chịu tải của cọc, chọn sơ bộ số l-ợng cọc: 1.1. Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc: - Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc đ-ợc xác định theo công thức: aabuvl FRFRP Trong đó : F b - Diện tích tiết diện của bê tông, F b = 1,13(m 2 ). F a - Diện tích tiết diện của cốt thép dọc, F a = 184,8(cm 2 ). R u - C-ờng độ tính toán của bê tông cọc nhồi, với cọc đổ trong dung dịch sét: )cm/daN(60)cm/daN(89,28 5,4 130 5,4 R R 22 u R u - C-ờng độ tính toán của cốt thép, với thép 28mm: )cm/daN(67,1866 5,1 2800 5,1 R R 2 a an Vậy, có: )T(42,6718,184.67,186610.13,1.89,28 1000 1 P 4 vl 1.2. Xác định sức chịu tải của cọc theo kết quả xuyên tiêu chuẩn: 1.2.1. Theo công thức của Meyerhof: sth2p1u ANKNAKQ Trong đó: K 1 - hệ số lấy bằng 120 cho cọc khoan nhồi. N - chỉ số SPT trung bình trong khoảng 1d d-ới mũi cọc và 4d trên mũi cọc. 62 N A p - diện tích tiết diện mũi cọc, A p =1,13(m 2 ) K 2 - hệ số lấy bằng 1 cho cọc khoan nhồi. N th - chỉ số SPT trung bình dọc thân cọc trong phạm vi lớp đất rời. 09,31 28,39 62.531.2022.1212.28,2 N A s - diện tích mặt bên cọc trong phạm vi lớp đất rời, A s = 3,14.1,2.39,28 = 148(m 2 ) Vậy: )T(8,1300)kN(13008148.09,31.113,1.62.120Q u Sức chịu tải tính toán với hệ số an toàn bằng 2: )T(4,650 2 8,1300 Q a 1.2.2. Theo công thức của Nhật Bản: d)cLLN2,0(AN 3 1 Q csspha Trong đó: - hệ số lấy bằng 15 với cọc nhồi. N h - chỉ số SPT của đất d-ới mũi cọc. N s - chỉ số SPT của lớp cát bên thân cọc. A p - diện tích tiết diện mũi cọc, A p = 0,502(m 2 ) L s - chiều dài đoạn cọc nằm trong đất cát. L c - chiều dài đoạn cọc nằm trong đất sét. c - lực dính của đất sét bên thân cọc. Vậy: )T(46,667 2,1.14,3).5,5.5,15.62.2,020.31.2,012.22.2,028,2.12.2,0(13,1.62.15 3 1 Q a 1.1.2.3. Theo ph-ơng pháp thống kê: )luFR(mQ ii2i1u Trong đó: m - hệ số điều kiện làm việc lấy bằng 1. 1 - hệ số điều kiện làm việc của đất d-ới mũi cọc, lấy bằng 1. 2 - hệ số điều kiện làm việc ở mặt bên cọc, lấy bằng 0,6 do đổ bê tông trong dung dịch sét. R i - c-ờng độ chịu tải của đất d-ới mũi cọc. )LBdA(75,0R 0 k2 0 k1i Với cọc có L/d=44,78/1,2=37,31 và =42=> 163A 0 k , 260B 0 k , 77 , 0 , 17 , 0 )m/T(8,1 3 1 )m/T(803,1 78,44 5.8,120.82,112.78,15,5.8,128,2.78,1 3 2 Vậy: )m/T(78,2105)260.78,44.803,1.77,0163.2,1.8,1(17,0.75,0R 2 i Không kể đến ma sát bên thân cọc, có: )m/T(53,237913,1.78,2105.1.1FRmQ 2 i1u 3000 1200 Sức chịu tải tính toán của cọc với hệ số an toàn bằng 2: )T(76,1189 2 53,2379 Q u Sức chịu tải tính toán của cọc lấy bằng giá trị nhỏ nhất trong các giá trị tính đ-ợc ở trên hay )T(4,650Q a 1.3. Chọn sơ bộ số l-ợng cọc: 1.3.1. Chọn sơ bộ số cọc d-ới cột đơn: - Tải trọng tính toán: Móng cọc d-ới cột C1: M = 412,77(Tm) N = 1553,44(T) Q = 47,74(T) Móng cọc d-ới cột C2: M = 576,35(Tm) N =1760,9(T) Q = 48,7(T) - Tải trọng tiêu chuẩn: Với hệ số v-ợt tải trung bình 1,15. Móng cọc d-ới cột C1: M c = 358,93(Tm) N c = 1350,82(T) Móng cọc d-ới cột C2: M c = 501,17(Tm) N c = 1531,22(T) - Xác định số l-ợng cọc: Móng cọc d-ới cột C1: 34,3 4,650 44,1553 .4,1n (cọc), vậy, chọn 4 cọc bố trí d-ới cột C1 Móng cọc d-ới cột C2: 79,3 4,650 9,1760 .4,1n (cọc), vậy, chọn 4 cọc bố trí d-ới cột C2 Sơ đồ bố trí cọc trong đài nh- hình vẽ. 30500 100085001000 9500 30500 10500 5009500 500950010500 30500 500 9500 1 2 3 4 D C Sơ đồ bố trí cọc trong đài Kiểm tra điều kiện tính toán theo sơ đồ móng cọc đài thấp: )m(946,0h7,0)m(352,1 4,5.78,1 7,46 2 28 45tg b H 2 45tgh minmin Độ chôn sâu đáy đài là 1,8m>0,946m=> thỏa mãn điều kiện tính toán theo sơ đồ móng cọc đài thấp. 1.3.2. Chọn sơ bộ số cọc d-ới lõi thang máy: Tổng lực nén ở chân của lõi thang máy vào khoảng 14456(T). Do móng chịu tải lệch tâm nên chọn số cọc là: )cọc(34,33 4,650 14456 .5,1n Chọn n = 36 cọc bố trí d-ới khu vực lõi thang máy. Vậy, bố trí tất cả 84 cọc khoan nhồi. Từ đây, các tính toán của ta tiến hành với móng d-ới cọc C2. MÆt b»ng mãng . khoan gồm 6 lớp trình bày ở bảng sau, có độ sâu z tính từ mặt đất tự nhiên. z H c E Lớp Tên lớp đất (m) (m) (T/m 3 ) (daN/cm 2 ) () (daN/cm 2 ) (T/m 1 Sét pha cát dẻo chảy -1.78 1.78 2 0.10 10. 3,14.1,2.39,28 = 148(m 2 ) Vậy: )T(8,1300)kN(13008148.09,31.113,1.62.120Q u Sức chịu tải tính toán với hệ số an toàn bằng 2: )T(4,650 2 8,1300 Q a 1.2.2. Theo công thức của Nhật Bản: d)cLLN2,0(AN 3 1 Q csspha Trong. cọc d-ới cột đơn: - Tải trọng tính toán: Móng cọc d-ới cột C1: M = 412,77(Tm) N = 1553,44(T) Q = 47,74(T) Móng cọc d-ới cột C2: M = 576,35(Tm) N =1760,9(T) Q = 48,7(T) - Tải trọng tiêu chuẩn: Với