Nguyên Lý Thiết Kế Kết Cấu Công Trình GVHD : Thầy Hoàng Thiện Toàn Chương 1: Mục đích tiểu luận Trong công trình xây dựng nay, móng cọc nói chung móng cọc ép BTCT nói riêng sử dụng rộng rãi phổ biến Trong thực tế, có nhiều loại cọc bê tông như: loại cọc chế tạo sẵn đặc ruột hay rỗng ruột hạ búa đóng kích thủy lực, hay hạ xói nước, dôi khoan nhồi đóng Cọc ép BTCT thường sử dụng cọc bê tông tiền chế công trường nhà máy Tiết diện ngang cọc thường dạng hình vuông, cạnh d= 20cm-40cm, dài từ 4m-8m cho cọc hạ vào đất máy ép dài từ 8m-20m cho loại hạ búa đóng cọc Ngoài cọc có tiết diện tròn, tam giác, lục giác có cấu tạo đặc ruột hay rỗng ruột, làm bê tong ứng suất trước Cọc bê tông chế tạo sẵn thường đươc bố trí hay thép dọc chịu uốn, thép đai chống cắt cẩu vận chuyển cẩu lắp dựng, vỉ thép Ø6 lưới ô vuông 50x50 đầu cọc để chống vỡ bê tông bị ép mặt mạnh, thép gia cường mũi cọc để chịu lực kháng xuyên qua lớp đất cứng, có thép để móc đầu cọc Các phương pháp tính toán, thiết kế móng cọc ép BTCT quy định rõ ràng văn quy phạm, TCVN Tùy theo quy mô công trình, báo cáo khảo sát địa chất công trình mà tính toán, chọn lựa giải pháp kết cấu móng cọc ép BTCT phù hợp Tuy nhiên, cấu kiện móng phận kết cấu quan trọng công trình, nâng đỡ toàn công trình, có giá thành thi công chiếm tỉ trọng lớn giá thành xây dựng công trình.Vì thế, tính toán móng nói chung móng cọc ép BTCT nói riêng, phải tính toán lựa chọn giải pháp kết cấu hợp lý cho công trình nhằm đảm bảo khả chịu lực cấu kiện tiết kiệm giá thành xây dựng nguyên vật liệu phục vụ cho trình thi công công trình 1.1 Nội dung tiểu luận: Trong tiểu luận này, chúng em xin trình bày sở nguyên lý sở lý thuyết tính toán thiết kế móng cọc ép BTCT, xây dựng thuật toán thực hành đánh giá làm việc kết cấu, kiểm tra thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật đánh giá việc XD10 Nhóm Page Nguyên Lý Thiết Kế Kết Cấu Công Trình GVHD : Thầy Hoàng Thiện Toàn sủ dụng kết cấu móng cọc ép BTCT, qua chọn lựa giải pháp thiết kế kết cấu hợp lý cho công trình 1.2 Phạm vi nghiên cứu: Hệ kết cấu móng cọc ép Bê Tông Cốt Thép nghiên cứu phạm vi: - Móng dùng cọc Bê Tông Cốt Thép tiết diện vuông – đặc, cốt thép thường Các cọc liên kết cứng vào đài cọc, để đỡ cột liên kết cứng với đài Móng thuộc loại móng - đài thấp Cọc thi công phương ép tĩnh ( cọc ép ) Sơ đồ làm việc hệ kết cấu làm việc theo sơ dồ đàn hồi Tải trọng tác dụng: trọng lương thân móng đất, tải trọng từ cột truyền vào 1.3 Mục đích: Thông qua tiểu luận hiểu rõ việc thiết kế móng cọc ép, biết bước thiết kế móng cọc Bê Tông Cốt Thép, cách kiểm tra tính toán móng cọc Bê Tông Cốt Thép theo trạng thái giới hạn Chương 2: Cơ sở nguyên lý thiết kế kết cấu: 2.1 Theo tiêu chuẩn xây dựng: Tuân theo tiêu chuẩn thiết kế móng cọc áp dụng cho công trình thuộc lĩnh vực xây dựng dân dụng công nghiệp, giao thông, thủy lợi ngành có liên quan khác Những công trình có yêu cầu đặc biệt thiết kế theo tiêu chuẩn riêng theo kĩ sư tư vấn đề nghị với chấp thuận chủ công trình Các tiêu chuẩn hành có liên quan: - TCVN 4195:4202:1995 : Đất xây dựng – Phương pháp thử TCVN 2737:1995 : Tải trọng tác động – Tiêu chuẩn thiết kế TCVN 5574:1991: Kết cấu bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế TCVN 3993:3994:1985 : Chống ăn mòntrong xây dựng kết cấu bê tông bê tông - cốt thép TCXD 174:1989 : Đất xây dựng – Phương pháp thí nghiệm xuyên tĩnh TCXD 88:1982 : Cọc – Phương pháp thí nghiệm trường BS 8004 : 1996 : Móng SNiP 2.02.03.85 : Móng cọc SNiP 2.02.01.83 : Nền nhà công trình XD10 Nhóm Page Nguyên Lý Thiết Kế Kết Cấu Công Trình - GVHD : Thầy Hoàng Thiện Toàn TCVN 160 : 1987 : Khảo sát địa kĩ thuật phục vụ cho thiết kế thi công móng cọc 2.2 Theo trạng thái giới hạn: Cọc móng cọc thiết kế theo trạng thái giới hạn Trạng thái giới hạn móng cọc phân thành hai nhóm sau : ∗ Nhóm thứ gồm cac tính toán : - Sức chịu tải giới hạn cọc theo điều kiện đất ; - Độ bền vật liệu làm cọc đài cọc ; - Độ ổn định cọc móng ; ∗ Nhóm thứ hai gồm tính toán : - Độ lún cọc móng ; - Chuyển vị ngang cọc móng ; - Hình thành mở rộng vết nứt cọc đài cọc bê tông cốt thép Tải trọng dùng tính toán theo nhóm trạng thái giới hạn đầu tổ hợp tải trọng tải trọng đặc biệt (động đất, gió, v.v ) theo nhóm trạng thái giới hạn thứ hai theo tổ hợp tải với tải tiêu chuẩn quy định tải trọng tác động Chương 3: Cơ sở lý thiết tính toán thiết kế: 3.1 Những yêu cầu chung: - Khi đất mũi cọc có lớp đất yếu cần phải kiểm tra sức chịu tải lớp đất để đảm bảo điều kiện làm việc tin cậy cọc - Khi cọc làm việc đài cao cọc dài mảnh xuyên qua lớp đất yếu có sức chịu tải giới hạn nhỏ 50 kPa (hoặc sức chống cắt không thoát nước nhỏ 10 kPa) cần kiển tra lực nén cực hạn thân cọc - Khi cọc nằm sườn dốc mép biên cạnh hố đào cần kiểm tra tính ổn định cọc móng Nếu có yêu cầu nghiêm ngặt chuyển vị ngang, phải kiểm tra chuyển vị ngang - Tính toán khả chống nứt độ mở rộng khe nứt cọc đài cọc bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép hành - Mỗi phương án thiết kế cần thoả mãn yêu cầu sau : XD10 Nhóm Page Nguyên Lý Thiết Kế Kết Cấu Công Trình GVHD : Thầy Hoàng Thiện Toàn + Đảm bảo yêu cầu trạng thái giơí hạn theo quy định ; + Hệ số an toàn sử dụng cho vật liệu cọc đất hợp lí ; + Phương án có tính khả thi mặt kinh tế- kĩ thuật, đảm bảo việc sử dung bình thường công trình lân cận - Những công trình có điều kiện sau phải tiến hành quan trắc lún theo chương trình quy định độ lún coi ổn định : + Công trình có tính chất quan trọng + Điều kiện địa chất phức tạp + Dùng công nghệ làm cọc Việc tính toán móng cọc đài thấp dựa vào giả thuyết sau: - Tải trọng ngang lớp đất từ đáy đài trở lên tiếp nhận - Sức chịu tải cọc móng xác định cọc đơn đứng riêng lẽ, không kể đến ảnh hưởng nhóm cọc - Đài cọc xem tuyệt đối cứng tính toán lực truyền xuống cọc - Tải trọng công trình qua đài cọc truyền lên cọc không trực tiếp truyền lên phần đất nằm cọc mặt tiếp giáp với đài cọc - Khi xác định độ lún móng cọc người ta coi móng cọc móng khối quy ước bao gồm cọc phần đất cọc - Vì việc tính toán móng khối quy ước giống tính toán móng nông thiên nhiên (bỏ qua ma sát mặt bên móng) nên trị số moment tải trọng đáy móng khối quy ước lấy giảm cách gần trị số moment tải trọng so với cao trình đáy đài - Giằng móng có tác dụng tiếp thu nội lực kéo xuất lún không đều, làm tăng cường độ độ cứng không gian kết cấu Tuy nhiên mô hình tính khung, ta xem cột ngàm cứng vào móng nên ta bỏ qua làm việc giằng móng 3.3.Tải trọng tác dụng: 3.3.1 Trọng lượng thân móng đất: 3.3.2 Tải trọng chân cột: Móng công trình tính toán theo giá trị nội lực nguy hiểm truyền xuống chân cột, bao gồm: XD10 Nhóm Page Nguyên Lý Thiết Kế Kết Cấu Công Trình GVHD : Thầy Hoàng Thiện Toàn (Nmax, Mxtu, Mytu, Qxtu, Qytu) (Mxmax, Ntu, Mytu, Qxtu, Qytu) (Mymax, Ntu, Mxtu, Qxtu, Qytu) Tùy theo số liệu, tính toán với tổ hợp kiểm tra với tổ hợp lại Do mực nước ngầm thấp đáy đài móng nên không xét ép lực thủy tĩnh - Tải trọng tính toán : Tải trọng tính toán sử dụng để tính toán móng theo trạng thái giới hạn I Nội lực tính toán lực dọc tính toán cột chịu tải trọng công trình, kể thêm trọng lượng sàn tầng hầm tường tầng hầm - Tải trọng tiêu chuẩn : Tải trọng tiêu chuẩn sử dụng để tính toán móng theo trạng thái giới hạn II Tải trọng lên móng xác định tải trọng tính toán, muốn có tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn lên móng phải làm bảng tổ hợp nội lực chân cột khác cách nhập tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên công trình Tuy nhiên, để đơn giản quy phạm cho phép dùng hệ số vượt tải trung bình n = 1.15 Như vậy, tải trọng tiêu chuẩn xác định cách lấy tổ hợp tải trọng tính toán chia cho hệ số vượt tải trung bình Chương 4: Thuật toán thực hành đánh giá làm việc kết cấu: 4.1 Các bước tính toán móng cọc đài thấp: 4.1.1 Khái niệm chung: Móng cọc đài thấp loại móng cọc có đài nằm thấp mặt đất Toàn lực ngang tác dụng lên móng cọc không lớn áp lực ngang đất tác dụng lên mặt trước đài cọc theo phương vuông góc với lực ngang Khi thiết kế móng cọc đài thấp phải thực tính toán sau đây: - Chọn loại, kích thước cọc đài cọc - Xác định sức chịu tải tính toán cọc ứng với kích thước chọn từ điều kiện địa chất cho XD10 Nhóm Page Nguyên Lý Thiết Kế Kết Cấu Công Trình GVHD : Thầy Hoàng Thiện Toàn - Sơ xác định gần số lượng cọc ứng với tải trọng biết - Bố trí cọc móng - Tính toán kiểm tra móng cọc theo điều kiện: + Tính toán móng cọc theo trạng thái giới hạn thứ bao gồm việc kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc, kiểm tra sức chịu tải đất mũi cọc + Tính toán móng cọc theo trạng thái giới hạn thứ ( biến dạng ) bao gồm việc kiểm tra độ lún chuyển vị ngang móng cọc Nếu yêu cầu kiểm tra không thỏa mãn phải thay đổi kích thước cọc ( số lượng cọc ) đài cọc sau thực tính toán lại điều kiện thỏa mãn 4.1.2 Chọn loại cọc, đài cọc kích thước chúng: Hình dáng kích thước mặt đài cọc phụ thuộc vào hình dáng kích thước đáy công trình, phụ thuộc số lượng cách bố trí cọc mặt Kích thước mặt đài cọc phải nhỏ đảm bảo bố trí đủ số lượng cọc theo yêu cầu chịu lực Loại cọc kích thước cọc chọn vào điều kiện địa chất điều kiện thi công Qua nhiều phân tích tính toán đưa số nhận xét sau: - Đối với đất có sức chịu tải lớn ( đất hạt to trạng thái chặt, chặt vừa, đất sét cứng cứng ) việc tăng chiều dài cọc làm tăng tổng khối lượng cọc móng Vì xu hướng cố gắng thức nguyên tắc cân sức chịu XD10 Nhóm Page Nguyên Lý Thiết Kế Kết Cấu Công Trình GVHD : Thầy Hoàng Thiện Toàn tải cọc theo vật liệu theo đất nên cách tăng chiều dài cọc làm - tăng giá thành móng làm phức tạp thêm cho công tác thi công Đối với đất có cường độ không cao ( đất cát hạt nhỏ cát bụi chặt vừa, sét sét dẽo nhão… ) việc tăng chiều sâu đóng cọc làm giảm tổng khối lượng cọc, đài cọc làm giảm giá thành chung móng Trong trường hợp này, chiều sâu đóng cọc tốt xác định từ điều kiện cân - sức chịu tải cọc theo vật liệu theo đất Đối với chiều sâu định cọc, tăng tiết diện ngang tổng khối lượng cọc đài cọc tăng lên ( sức chịu tải cọc xác định theo đất ) Trong trường hợp này, tốt dùng cọc có tiết diện nhỏ, nhiên cần ý đến khả giảm độ cứng ngang móng khả tăng độ lún, đặc biệt trường hợp móng gồm cọc đóng thẳng đứng 4.1.3 Dữ liệu để tính toán móng cọc Bê Tông Cốt Thép: - Số liệu tải trọng (tính toán) - Chọn vật liệu làm móng: mác BT, cường độ thép - Chọn vật liệu làm cọc: mác BT, cường độ thép Chọn tiết diện chiều dài cọc (cắm vào đất tốt ≥ 1,5 m), đoạn neo ngàm đài cọc (đoạn ngàm + đập đầu cọc) - XD10 Thiết kế móng cọc bê tông cốt thép ép Nhóm Page Nguyên Lý Thiết Kế Kết Cấu Công Trình GVHD : Thầy Hoàng Thiện Toàn Ntt Mtt Htt Qs Qp 4.1.4 Xác định sức chịu tải cọc Pc : - Theo vật liệu làm cọc: Qa = ϕ (Rb Ab + Rs As) Hệ số uốn dọc tính theo công thức thực nghiệm: ϕ =1,028-0,0000288λ2-0,0016λ ϕ =1,028-0,0000288λd2-0,0016λd Hoặc tra Bảng tra hệ số uốn dọc ϕ ∈ (l0/r hay l0/d, l0 = νl) Trong r : bán kính cọc tròn cạnh cọc vuông d : bề rộng tiết diện chữ nhật l0 = vl :chiều dài tính toán cọc, l chiều dài thực cọc v hệ số phụ thuộc liên kết hai đầu cọc lấy theo hình sau: XD10 Nhóm Page Nguyên Lý Thiết Kế Kết Cấu Công Trình GVHD : Thầy Hoàng Thiện Toàn - Theo điều kiện đất nền: + Theo tiêu học FSs : hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên; 1,5 ÷ 2,0 FSp : hệ số an toàn cho sức chống mũi cọc; 2,0 ÷ 3,0  Thành phần chịu tải ma sát xung quanh cọc Qs fs = ca + σh’ tanφa = ca + Ksσv’ tanφa ca , ϕa = c, ϕ : cọc ép bêtông cốt thép Ks = K0 = 1- sinφ Ks = 1,4K0 : đất bị nén chặt ép cọc  Thành phần sức chịu mũi đất mũi cọc Qp * Phương pháp Terzaghi: qp = 1,3 c Nc + γ h Nq + 0,6 γ rp Nγ (rp: b/kính cọc tròn) qp = 1,3 c Nc + γ h Nq + 0,4 γ d Nγ (d: cạnh cọc) Nc , Nq , Nγ : hệ số sức chịu tải, xác định theo Terzaghi γ h = σv’ * Phương pháp Meyerhof: qp = c Nc’ + q’ Nq’ Nc’, Nq’ : xác định từ biểu đồ * TCXD 205-1998: qp = cNc + σv’Nq + γdNγ + Theo tiêu vật lí nc < cọc : ktc = 1,75 nc = ÷ 10 : ktc = 1,65 XD10 Nhóm Page Nguyên Lý Thiết Kế Kết Cấu Công Trình GVHD : Thầy Hoàng Thiện Toàn nc = 11 ÷ 20 : ktc = 1,5 nc > 21: ktc = 1,4 mR , mf : hệ số điều kiện làm việc đất mũi cọc mà bên hông cọc Rp : sức chịu tải đơn vị diện tích đất mũi cọc fsi : lực ma sát đơn vị đất cọc - Theo thí nghiệm SPT Sức chịu tải cho phép cọc đất dính đất rời theo TCXD 195 N : Số SPT : Số SPT trung bình khoảng 1d mũi cọc 4d mũi cọc Nếu > 60, tính toán lấy = 60; >50 công thức lấy= 50 Nc : giá trị trung bình SPT lớp đất rời Ns : giá trị trung bình SPT lớp đất dính Ap : diện tích tiết diện mũi cọc Lc : Chiều dài cọc nằm lớp đất rời (m) Ls : Chiều dài cọc nằm lớp đất dính (m) Ω : Chu vi tiết diện cọc (m) Wp-s : Hiệu số trọng lượng cọc trọng lượng đất bị cọc thay - Theo thí nghiệm CPT Sức chịu tải cực hạn tính theo CPT Qu = qp Ap + fs As qp : cường độ chịu mũi cực hạn đất mũi cọc xác định: qp = kc ; : sức kháng xuyên trung bình lấy khoảng 3d phía 3d phía mũi cọc fs : Cường độ ma sát đất cọc suy từ sức kháng mũi chiều sâu tương ứng: => Chọn sức chịu tải cho phép Qa giá trị nhỏ 4.1.5 Chọn số lượng cọc bố trí cọc: XD10 Nhóm Page 10 Nguyên Lý Thiết Kế Kết Cấu Công Trình GVHD : Thầy Hoàng Thiện Toàn ∑ N d ∑ M y x max n − ∑ x i2 n Qmin = Qmax, Qmin :tải trọng lớn nhỏ tác dụng lên cọc (T) Qn, Qk : sức chịu tải cọc chịu nén chịu kéo.(T) ΣNđ = ΣN + Wđài + Wđất +Wcọc :tổng tải trọng tác dụng lên cọc (T) n:số lượng cọc đài ΣMy:tổng momen quay quanh trục y, đáy đài (Tm) max n x max k ,x :khoảng cách từ tâm móng đến cọc chịu nén,kéo max (m) xi:khoảng cách từ tâm móng đến cọc chịu nén thứ i (m) Trọng lượng đài đất đài: W = Wđài + Wđất +Wcọc = 3.7x2.7x1.3x1.5 + 3.7x2.7x0.7x0.835+12x0.09x1.5x23.2 =62.9 (T) ΣNđ = 668.55 + 62.9 = 731.45 (T) ΣMy = My + Qxhñ = 44.6 + 13.169x1.3 = 61.7 Tm 731.45 61.7 x1.5 + 12 3[(0.5) + (1.5) ] Qmax = = 73.3 (T) 731.45 61.7 x1.5 − 12 3[(0.5) + (1.5) ] Qmin = = 48.61 (T) Qmax = 73.3 (T) < Qa = 77.86 (T) ⇒ Cọc thỏa khả chịu lực Qmin = 48.61(T) > ⇒ Cọc chịu nén - Kiểm tra ổn định khối móng quy ước: P tc tc tb < R tc , P tc max ≤ 1.2 R II , P ≥0 Điều kiện kiểm tra: tc tb < R tc P tc max ≤ 1.2 R II P XD10 Nhóm Page Nguyên Lý Thiết Kế Kết Cấu Công Trình P tc GVHD : Thầy Hoàng Thiện Toàn ≥0 tc tb tc max P ,P ,P tc : Ứng suất trung bình,cực đại,cực tiểu tiêu chuẩn đáy móng khối quy ước RII: Sức chịu tải trạng thái giới hạn II đất đáy móng khối quy ước Góc nội ma sát trung bình lớp đất theo chiều dài cọc: ϕ II tb = ∑ ϕi h i ∑ hi = 14.6 x5.95 + 26.53 x17.25 = 23.470 23 -2.050 -4.050 Móng khôi quy uoc 5.87 A mq -27.25 B mq Góc truyền lực : α= ϕ tb 23.47 = = 5.87 4 Diện tích móng khối quy ước Bmq : XD10 Nhóm Page Nguyên Lý Thiết Kế Kết Cấu Công Trình GVHD : Thầy Hoàng Thiện Toàn Amq = A + 2Ltgα = 3.7 + 2x23.2tg7.870 = 8.5 Bmq = B + 2Ltgα = 2.7 + 2x23.2tg7.870 = 7.5 Diện tích móng khối quy ước: Fmq = AmqBmq = 8.5x7.5 = 63.75 m2 Trọng lượng móng khối quy ước : Wqu = Wcọc+Wđất Dung trọng đẩy trung bình lớp đất: 0.844 x7.95 + 0.842 x17.25 25.2 γtb= = 0.84 T/m3 Wqu=0.84x63.75x27.2+(1.5-0.84)x(3.7x2.7x1.3)+12x0.3x0.3x23.2x1.5 = 1397.6 (T) Tổng lực đứng tiêu chuẩn đáy móng khối quy ước: tc dq ΣN = Wqu + ΣNtc = 1397.6 + 668.55 1.15 =1976.9 (T) Ứng suất trung bình tiêu chuẩn đáy móng khối quy ước: tc ∑ N dq tc tb Fmq = 1976.9 = 31 63.75 T/m2 P = Ứng suất trung cực đại,cực tiểu đáy móng khối quy ước: tc max tc =P ∑M + tc y =P ∑M − tc y tc tb Wmqx P tc tb Wmqx P Trong đó: x mq W ,:momen chống uốn theo trục x đáy móng khối quy ước W B mq Amq x mq = XD10 7.5( 8.5) = = 90.3 Nhóm m3 Page Nguyên Lý Thiết Kế Kết Cấu Công Trình ∑M GVHD : Thầy Hoàng Thiện Toàn tc y =38.78+11.45x(23.2+1.3)=319.31 Tm Suy ra: = 31 + tc Pmax tc Pmin = 31 − 319.31 = 34.5 90.3 319.31 = 27.5 90.3 T/m2 T/m2 Sức chịu tải TTGH II đất nền: Theo tài liệu NỀN MÓNG thầy Châu Ngọc Ẩn ta có: RII = m1 m k tc (Abγ + Bhγ* + Dc) Trong đó: m1 k tc =1.2; m2 =1.3: hệ số điều kiện làm việc =1.1 hệ số độ tin cậy A, B, D : hệ số tra bảng phụ thuộc vào ϕII=26.53(độ) A = 0.87; B = 4.51; D = 7.02 b: bề rộng móng khối quy ước γ = γ 3II =0.842 :dung trọng lớp đất đáy móng TTGH II h, γ* :chiều dày dung trọng lớp đất từ đáy móng khối quy ước trở lên C 3II C= =0.032 lực dính đất lớp TTGH II ⇒RII=(1.2x1.3/1.1)(0.87x7.5x0.842+4.51x(1397.6/63.75) + 7.02x0.032 =148.13 T/m2 tc tb = 31 ≤ R II = 148.13 T/m2 Vậy: P tc max = 34.5 ≤ 1.2 R tc = 1.2 x148.13 = 177.76(T / m ) tc = 27.5 ≥ P P XD10 Nhóm Page Nguyên Lý Thiết Kế Kết Cấu Công Trình GVHD : Thầy Hoàng Thiện Toàn Các điều kiện thỏa ⇒ Có thể xem hoạt động vật thể “đàn hồi” - Kiểm tra lún Phần lún móng cọc độ lún đất nằm móng khối quy ước hay độ lún đất mũi cọc Ứng suất gây lún: tc tb P=P −∑ γ i h i = 31 – (0.8x1.591 +1.2x0.591+ 8x0.844 + 17.25x0.842) = 7.74 T/m Từ số liệu thống kê,ta có biểu đồ cố kết lớp đất thứ ba: σ tbbt 27.049 = = 5.52 σ tbgl Như độ sâu z = m mũi cọc ta có: Vậy vùng sâu + 27.25 = 32.25m kể từ mặt đất tự nhiên bt gl tb gl bt tb  (T/m  (T/m  (T/m  (T/m Phân H(m Z(m tố ) ) 1 Ko ) 23.26 ) >5 ) ) Pi(T/m ) e1 e2 S(m) 31.329 0.670 0.66 0.00239 7.7400 7.6485 23.6810 0.9764 24.102 7.5571 31.827 0.669 0.66 0.00179 0.9764 24.102 7.5571 7.3049 24.5230 0.9112 24.944 7.0528 32.041 0.669 0.66 0.00179 0.9112 24.944 7.0528 6.6760 27.3650 0 0.8139 27.786 6.2993 0.81386 32.041 0.669 0.66 0.00179 27.786 6.2993 7.8345 26.2070 0.69375 26.628 7.3697 XD10 Nhóm Page Nguyên Lý Thiết Kế Kết Cấu Công Trình GVHD : Thầy Hoàng Thiện Toàn 0.69375 31.958 0.66 0.00119 4 26.628 7.3697 4.9098 27.0490 0.668 0.57494 27.4700 4.4500 0.00898 Tổng độ lún S = 0.9 cm< [S] = cm P1i - σgl Kiểm tra đài cọc: kiểm tra xuyên thủng đài cột,kiểm tra xuyên thủng cọc đài XD10 Nhóm Page GVHD : Thầy Hoàng Thiện Toàn 700 Nguyên Lý Thiết Kế Kết Cấu Công Trình 100 200 1300 1500 45 Kiểm tra xuyên thủng cột đài: Từ cổ móng kẻ đường 45° xuống hình tháp xuyên thủng bao trùm lên cọc nên không cần kiểm tra xuyên thủng cột đài Kiểm tra xuyên thủng cọc đài: XD10 Nhóm Page Nguyên Lý Thiết Kế Kết Cấu Công Trình GVHD : Thầy Hoàng Thiện Toàn Ta chọn trường hợp nguy hiểm cọc nằm góc đài để tính xuyên thủng Kẻ đường 45° từ mép cọc xuống đài Ta có diện tích hình tháp xuyên thủng là: Stb = 1.26/cos45 = 1.78 m2 Lực chống xuyên: Pcx = Rk *Stb = 1.78* 104 *10 = 178 T Pcx > Qmax = 73.3 T Điều kiện chống xuyên thủng cọc đài thỏa 5.2.3 Tính toán kiểm tra bố trí cốt thép đài: - Tính toán bố trí thép đài thep phương x phương y,kiểm tra cọc chịu tài trọng ngang Tính toán bố trí cốt thép đài: Sơ đồ tính đài console ngàm vào cột theo chu vi cột Ngoại lực làm đài bị uốn phản lực đầu cọc M = ΣPili Pi : Phản lực đầu cọc thứ i li : khoảng cách từ cọc i đến vị trí ngàm Phương x: XD10 Nhóm Page Nguyên Lý Thiết Kế Kết Cấu Công Trình GVHD : Thầy Hoàng Thiện Toàn 1025 P P = 3x73.3 =219.9( T) M = Pl = 219.9x1.025=227.4 (T.m) Momen cho 1m bề rộng : M= Fa = 225.4 2.7 = 83.48 Tm M 83.48x105 = = 30 1cm 0.9 Ra h0 0.9 x 2800x110 Chọn Φ20a100 Phương y: XD10 Nhóm Page GVHD : Thầy Hoàng Thiện Toàn 675 P Nguyên Lý Thiết Kế Kết Cấu Công Trình P = 4x61 =244 ( T) M = Pl = 244x0.675=164.7 (T.m) Momen cho 1m bề rộng : M= Fa = 164.7 3.7 = 44.5 Tm M 44.5 x105 = = 16.06cm 0.9 Ra h0 0.9 x 2800x110 Chọn Φ16a100 Kiểm tra cọc chịu tải trọng ngang: Hệ số trung bình theo phương ngang: ∑K h ∑h i i i K= = 650 x5.95 + 650 x17.25 = 650 23.2 T/m4 Momen quán tính tiết diện ngang cọc: I= d (0.3) = = 0.00068m 12 12 Độ cứng ngang cọc: XD10 Nhóm Page Nguyên Lý Thiết Kế Kết Cấu Công Trình GVHD : Thầy Hoàng Thiện Toàn EbI = 2.9x106x0.00068 = 1957.5 Tm2 Chiều rộng quy ước cọc: bc = b+2.b.tg ϕ tb = 0.3+2*0.3tg24.5 = 0.57 m Hệ số biến dạng: αbd = Kbc 650 x0.57 = = 0.72m −1 Eb I 1957.5 Chiều dài tính đổi phần cọc đất: le = αbdLP = 0.72x23.2 = 16.7 m > ⇒ A0 = 2.441 B0 = 1.621 C0 = 1.751 Các chuyển vị δHH, δHM, δMM cọc cao trình mặt đất ứng lực đơn vị đặt cao trình gây ra: δHH = 1 A0 = 2.441 = 0.0033 α Eb I (0.72) x1957.5 bd δHM = δMH = δMM = m/T 1 B0 = 1.621 = 0.0016 α Eb I (0.72) x1957.5 bd 1 C0 = 1.751 = 0.0012 α bd E b I 0.72 x1957.5 T-1 T-1m-1 Momen uốn lực cắt cao trình đáy tầng hầm: H0 = H = 13.169 = 1 12 M0 = M - Hl0 = T 44.6 − 1.1x0.7 = 2.9 12 Tm Chuyển vị ngang góc xoay cao trình đáy tầng hầm: y0 = H0δHH + M0δHM = 1.1x0.0033 + 2.9x0.0016= 0.0083 m ψ0 = H0δMH + M0δMM = 1.1x0.0016 + 2.9x0.0012 = 0.005(rad) = 0.30 XD10 Nhóm Page Nguyên Lý Thiết Kế Kết Cấu Công Trình GVHD : Thầy Hoàng Thiện Toàn Momen uốn cọc: bd E b Iy A − α bd E b Iψ B3 + M C + Mz = α H0 D3 α bd = 0.722x1957.5x0.0083A3– 0.72x1957.5x0.005B3+2.9C3 + 1.1 0.72 D3 =8.4A3 –7.05B3 + 2.9C3 + 1.53D3 XD10 Z Ze A3 B3 C3 D3 Mz 0 0 2.9 0.22 0.1 0 0.1 3.053 0.44 0.2 -0.001 0.2 3.1976 0.67 0.3 -0.005 -0.001 0.3 3.32405 0.89 0.4 -0.011 -0.002 0.4 3.4337 1.11 0.5 -0.021 -0.005 0.999 0.5 3.52095 1.33 0.6 -0.036 -0.011 0.998 0.6 3.58735 1.56 0.7 -0.057 -0.02 0.996 0.699 3.62007 1.78 0.8 -0.085 -0.034 0.992 0.799 3.62497 2.00 0.9 -0.121 -0.055 0.985 0.897 3.60026 2.22 -0.167 -0.083 0.975 0.994 3.53067 2.44 1.1 -0.222 -0.122 0.96 1.09 3.447 2.67 1.2 -0.287 -0.173 0.938 1.183 3.33904 2.89 1.3 -0.365 -0.238 0.907 1.273 3.18989 3.11 1.4 -0.455 -0.319 0.866 1.358 3.01609 3.33 1.5 -0.559 -0.42 0.881 1.437 3.01891 3.56 1.6 -0.676 -0.543 0.739 1.507 2.59856 3.78 1.7 -0.808 -0.691 0.646 1.566 2.35373 4.00 1.8 -0.956 -0.867 0.53 1.612 2.08531 Nhóm Page Nguyên Lý Thiết Kế Kết Cấu Công Trình GVHD : Thầy Hoàng Thiện Toàn 4.22 1.9 -1.118 -1.074 0.385 1.64 1.8062 4.44 -1.295 -1.314 0.207 1.646 1.50438 4.89 2.2 -1.693 -1.906 -0.271 1.575 0.83995 7.33 2.4 -2.141 -2.663 -0.941 1.352 0.12941 7.78 2.6 -2.621 -3.6 -1.877 0.917 -0.6767 6.22 2.8 -3.103 -4.718 -3.408 0.197 -2.3851 6.67 -3.541 -6 -4.688 -0.891 -2.4028 7.78 3.5 -3.919 -9.544 -10.84 -7.894 -6.0882 *Momen max = 3.624 Tm, chọn a = cm ⇒ h0 = 26cm Fa = M 3.624 x10 = = 5.53 0.9 Ra h0 0.9 x 2800 x 26 cm2 Fa > Att = 4.022 cm Nên ta chọn lại thép cọc Chọn lại :2φ20 cho cánh *Tính cốt đai: H = 1.1 T = 1100kG Rk bh02 Rad nf d Q2 utt = Chọn lại Φ8, n = 2, fd = 0.503 cm2 x10 x30 x (25) 0.8 x 2800 x x0.503 = 2793.5cm (1100) utt = 1.5Rk bh02 1.5 x10 x30 x(25) = = 255.7cm Q 1100 umax = uct = 20cm Chọn u = 200 mm XD10 Nhóm Page Nguyên Lý Thiết Kế Kết Cấu Công Trình GVHD : Thầy Hoàng Thiện Toàn 5.2.4 Kiểm tra thực nghiệm kết cấu xử lí số liệu thục nghiệm hoàn chỉnh thiết kế(nếu có): Theo thông thường,1% số cọc thực nghiệm kiểm tra trường trước làm thi công thực 5.2.5 Tính toán kiểm tra kết cấu gặp cố đặc biệt( có) 5.2.6 Tính toán kiểm tra kết cấu trình thi công(nếu có) 5.2.7 Kết luận kết kiểm tra móng cọc: Nếu thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật kết cấu đảm bảo an toàn cho công trình, áp dụng thi công Nếu không đáp ứng nhưngx yêu cầu đặt cần phải tính toán thiết kế lại cho hợp lý Chương 6: Kết luận chung - - Việc đánh giá làm việc kết cấu móng cọc ép bê tông cốt thép có vai trò trò quan trọng thực tế Từ kết đánh giá xem xét kết cấu thiết kế hợp lý chưa, thiếu hay thừa, đạt mức độ tính kinh tế, tiết kiệm vật liệu, khả chịu lực… Để công trình tồn sử dụng cách bình thường kết cấu bên phải đủ bền,ổn định mà thân móng công trình phải ổn - định,có độ bền cần thiết biến dạng nằm phạm vi giới hạn cho phép Thiết kế móng công việc phức tạp liên quan đến đặc điểm cuả công trình thiết kế, móng công trình lân cận,điều kiện địa chât - công trình,địa chất thủy văn khu đất xây dựng Nhiệm vụ người thiết kế phải thiết kế đánh giá làm việc - phương án móng dựa tính khả thi,kinh tế yêu cầu kĩ thuật Các bước nêu bước đầy đủ hoàn chỉnh cho trình đánh giá làm việc móng cọc ép Trong thực tế ,không thiết phải tuân theo đầy đủ bước mà lược bớt dựa làm việc thực tế kết cấu móng thiết kế Tài liệu tham khảo: Tiêu chuẩn thiết kế thi công nghiệm thu móng cọc Nền Móng – Châu Ngọc Ẩn Hướng dẫn đồ án môn học Nền Móng – Châu Ngọc Ẩn XD10 Nhóm Page Nguyên Lý Thiết Kế Kết Cấu Công Trình GVHD : Thầy Hoàng Thiện Toàn Website : google.com, tailieu.vn… Và số tài liệu tham khảo khác… XD10 Nhóm Page [...]... các u cầu tính tốn ta cần phải thiết kế sao cho hợp lý vừa đảm bảo các u cầu tính tốn vừa tiết kiệm Chương 5: Một số ví dụ minh họa: 5.1 Ví dụ minh họa về thiết kế cọc ép bê tơng cốt thép: XD10 Nhóm 1 Page 14 Ngun Lý Thiết Kế Kết Cấu Cơng Trình XD10 Nhóm 1 GVHD : Thầy Hồng Thiện Tồn Page 15 Ngun Lý Thiết Kế Kết Cấu Cơng Trình GVHD : Thầy Hồng Thiện Tồn BẢNG TỔNG KẾT KẾT QUẢ THỐNG KÊ GIÁ TRỊ TIÊU CHUẨN... trong thượng tầng kết cấu dẫn đến nứt nẻ XD10 Nhóm 1 Page 13 Ngun Lý Thiết Kế Kết Cấu Cơng Trình GVHD : Thầy Hồng Thiện Tồn Việc tính tốn và kiểm sốt các độ lún cùng độ lún lệch nhằm đảm bảo an tồn cho cơng trình là một cơng việc quan trọng trong thiết kế nền móng cơng trình Vì vậy để bảo đảm an tồn và cấu kiện làm việc tốt thì độ lún phải đảm bảo : S ≤ S gh [8cm] Tùy vào móng cọc đã thiết kế để kiểm tra... 0.520 26o50’ 27o28’ 3 1.972 2.043 1.643 1.689 1.023 1.044 0.615 0.694 0.356 0.392 19o36’ 21o24’ XD10 Nhóm 1 Page 17 Ngun Lý Thiết Kế Kết Cấu Cơng Trình GVHD : Thầy Hồng Thiện Tồn 5.1.1 Tải trọng: u cầu thiết kế móng số 2-A trong mặt bằng 1 Tải trọng tính tốn tác dụng xuống móng thiết kế : − − − N tt = 234 ( T ) M xtt = 24 ( T m ) M ytt = 12 ( T m ) Lấy hệ số vượt tải n = 1.15 vậy tải trọng tiêu chuẩn... những điều kiện kiểm tra cho kết quả khơng hợp lý suy ra chất lượng móng cọc khơng tốt, cơng trình khơng đảm bảo độ an tồn cần thiết, cần phải kiểm tra lại móng cọc nếu sai lệch q nghiêm trọng… Trong trường hợp móng cọc chỉ mới được thiết kế thì ta nên thiết kế móng cọc lại để thỏa mãn các u cầu cần thiết, nếu móng cọc đã được thi cơng ta cần phải tìm ra phương pháp xử lý thích - hợp để tránh gây hậu... 1.032 × 12.879 = 527.255T ⇒ q p = qa = XD10 qu 527.522 = = 263.761(T / m 2 ) FS 2 Nhóm 1 Page 25 Ngun Lý Thiết Kế Kết Cấu Cơng Trình GVHD : Thầy Hồng Thiện Tồn ⇒ Q p = Ap × q p = 0.09 × 263.761 = 23.738 ( T ) Vậy sức chịu tải cho phép : Qa = Q Qs 191.522 23.738 + p = + = 103.674(T) FSs FSp 2 3 + Theo kết quả thí nghiệm xun tiêu chuẩn (SPT): Sức chịu tải cho phép của cọc tính theo cơng thức của Nhật Bản:... lớp 1, cọc xun qua lớp 1 và đặt chân cọc trong lớp 2 tại code -28 m, có chỉ số SPT 20 a Các giả thiết tính tốn: Việc tính tốn móng cọc đài thấp dựa vào các giả thuyết sau: − Tải trọng ngang do các lớp đất từ đáy đài trở lên tiếp nhận XD10 Nhóm 1 Page 18 Ngun Lý Thiết Kế Kết Cấu Cơng Trình GVHD : Thầy Hồng Thiện Tồn − Sức chịu tải của cọc trong móng được xác định như đối với cọc đơn đứng riêng lẽ, khơng...Ngun Lý Thiết Kế Kết Cấu Cơng Trình GVHD : Thầy Hồng Thiện Tồn => bố trí cọc khoảng (3 ÷ 6)d, cấu tạo đài có mép đài cách mép cọc ngồi ≥ 100 ÷ 150mm 4.1.6 Kiểm tra sức chịu tải của cọc (lực tác dụng lên cọc) : Pmax ≤ Pc (Qa) Pmin ≥ 0 - Kiểm tra sức chịu... cọc - Tính cốt thép dọc trong cọc khi cọc được vận chuyển và thi cơng 0 ,207L 0 ,586L 0 ,207L 0 ,293L 2 Mmax = 0,0214 qL L XD10 Mmax = 0,043 qL2 Nhóm 1 Page 12 Ngun Lý Thiết Kế Kết Cấu Cơng Trình Sơ đồ 2 móc cẩu (vận chuyển) GVHD : Thầy Hồng Thiện Tồn Sơ đồ 1 móc cẩu (dựng lắp) 4.2 Kiểm tra và đánh giá sự làm việc của móng: 4.2.1 Kiểm tra móng cọc theo các tiêu chuẩn: Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc:... số hàng cọc n2 : số cọc trong 1 hàng d : đường kính hoặc cạnh cọc s : khoảng cách giữa các cọc 4.1.7 Kiểm tra ứng suất dưới mũi cọc (móng khối qui ước): XD10 Nhóm 1 Page 11 Ngun Lý Thiết Kế Kết Cấu Cơng Trình GVHD : Thầy Hồng Thiện Tồn 4.1.8 Kiểm tra độ lún của móng cọc (độ lún của đất nền dưới mũi cọc): S ≤ Sgh [8cm] 4.1.9 Kiểm tra điều kiện xun thủng của đài: Pxt ≤ Pcx Pxt = Σ phản lực của những cọc... đai : Ф6a50 trong đoạn đặt dày và Ф6a100 trong đoạn đặt thưa − Chiều dài mỗi cọc : L = 9 m, số lượng cọc : 3 − Ba cọc nối nhau, chiều dài cọc 9×3 = 27 m XD10 Nhóm 1 Page 19 Ngun Lý Thiết Kế Kết Cấu Cơng Trình GVHD : Thầy Hồng Thiện Tồn − Đoạn ngàm vào đài 0.6 m, gồm: + Thép của cọc neo trong đài đoạn 30Φ (16 × 30 = 480 mm)  chọn 50 cm + Đầu cọc trong đài 1 đoạn 10 cm ⇒ Chiều dài cọc còn lại: 27 − 0.6 ...Ngun Lý Thiết Kế Kết Cấu Cơng Trình GVHD : Thầy Hồng Thiện Tồn sủ dụng kết cấu móng cọc ép BTCT, qua chọn lựa giải pháp thiết kế kết cấu hợp lý cho cơng trình 1.2 Phạm vi nghiên cứu: Hệ kết cấu. .. thép theo tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tơng cốt thép hành - Mỗi phương án thiết kế cần thoả mãn u cầu sau : XD10 Nhóm Page Ngun Lý Thiết Kế Kết Cấu Cơng Trình GVHD : Thầy Hồng Thiện Tồn + Đảm bảo... Thiết Kế Kết Cấu Cơng Trình XD10 Nhóm GVHD : Thầy Hồng Thiện Tồn Page 15 Ngun Lý Thiết Kế Kết Cấu Cơng Trình GVHD : Thầy Hồng Thiện Tồn BẢNG TỔNG KẾT KẾT QUẢ THỐNG KÊ GIÁ TRỊ TIÊU CHUẨN Tỷ trọng