Thiết kế khách sạn Danh Sài Gòn

.82 13.00 13.00 13.00 0.091 0.091 0.091 3(CL-GC) 0.69 0.34 34.09 2.684 22.0 29.10 18.4 1.94 1.94 1.94 16.23 16.49 16.51 0.1846 0.1823 0.1839 4(CL) 0.72 0.34 34.28 2.68 23.2 31.92 18.8 1.92 1.91 1.91 15.2 13.87 14.4 0.193 0.046 0.1031 5a(SM) 0.78 0 28.93 2.67 25.6 0 0 1.88 1.87 1.88 27.5 27.08 27.23 0.024 0 0.0079 5b(SM) 0.68 0 35.5 2.66 21.7 0 0 1.93 1.93 1.93 30 29.25 29.5 0.03 0 0 Bảng 7.2. MẶT BẰNG BỐ TRÍ MĨNG : PHƯƠNG ÁN I THIẾT KẾ MĨNG CỌC ÉP A.TÍNH MĨNG M1 (MĨNG 3-C): Nội Lực Truyền Xuống Mĩng: Các tổ hợp nội lực dùng để thiết kế mĩng: + Tổ hợp 1: Nmax, Mxtu, Mytu, Qxtu, Qytu. + Tổ hợp 2: |Mx|max, Ntu, Mytu, Qxtu, Qytu. + Tổ hợp 3: |My|max, Ntu, Mxtu, Qxtu, Qytu. Tổ hợp nội lực tại chân cột 3-C: Nội lực N (kN) |Mx| (kNm) |My| (kNm) |Qx | (kN) |Qy| (kN) Tổ hợp 1 Tính tốn 4701.03 10.347 58.025 57.98 9.8 Tiêu chuẩn 4087.85 8.9974 50.46 50.42 8.522 Tổ hợp 2 Tính tốn 3206.51 179.516 96.431 40.8 78.06 Tiêu chuẩn 2788.27 156.1001 83.853 35.48 67.88 Tổ hợp 3 Tính tốn 4079.76 21.333 269.876 115.45 9.18 Tiêu chuẩn 3547.62 18.550 234.675 100.4 7.983 Ta chọn tổ hợp 1 của nội lực tại chân cột 3-C cĩ N để tính tốn mĩng M1 (các cặp nội lực cịn lại dùng để kiểm tra khi thiết kế mĩng ). Vậy nội lực dùng để thiết kế mĩng là : Nội lực N (kN) |Mx| (kNm) |My| (kNm) |Qx| (kN) |Qy| (kN) Tính tốn 4701.03 10.347 58.025 57.98 9.8 Tiêu chuẩn 4087.85 8.9974 50.46 50.42 8.522 Với hệ số vượt tải :n = 1.15 II. Tính Tốn Sơ Bộ : 1.chọn vật liệu – chiều sâu đặt đài cọc – chiều dài cọc : a.chọn chiều sâu đặt đài cọc : đặt đài cọc tại lớp đất số 4. Chiều sâu đài cọc được chọn theo điều kiện cân bằng lực ngang với áp lực bị động phía sau đài cọc: EP ³ gh2tg2(450 - )b ³ Þ hmin ³ tg(450 - ) Với j : gĩc ma sát của đất j==13.87(độ) g : dung trọng của đất 9.1(kN/) : lực ngang b : bề rộng đài cọc Tuy nhiên trong quá trình làm việc thành phần ma sát dưới đáy mĩng tiếp thu một phần lực ngang (khoảng 30%) nên chiều sâu đặt mĩng cần thiết là: h ³ 0.7hmin Sơ bộchọn b = 3.3 m Q= 115.45 (kN). Þ hmin ³ tg(45 - ) = 2.17 m h ³ 0.7hmin = 0.7x2.17 = 1.52m - Cao trình tầng hầm là Z= -2.1m. Lấy đoạn từ sàn tầng hầm đến cổ mĩng là 1m - Chọn chiều cao đài hđ = 1.2m. - Chiều sâu đặt đài cọc so với mặt đất thiên nhiên: hm= 2.1 + 1.2 + 1 = 4.3m Chọn h = 4.3m b.Chọn kích thước cọc và vật liệu làm cọc : - Bê tơng cọc : B#25 :cĩ R= 14.5 MPa = 14500 kN/m R= 1.05 MPa . = 1050 kN/m - Cốt thép cọc : AII: cĩ R= R= 280 MPa = 280x10 kN/m, R= 225 MPa. - Chọn cọc BTCT tiết diện 300x300 →Tiết diện ngang = 900 cm -Chọn thép dùng trong cọc 418 cĩ Fa = 10.18(cm2). -Lớp bê tơng lĩt đá 1x2 ,bê tơng lĩt mĩng dày 100mm. -Đầu cọc ngàm vào đài ≥ 100mm = 0.1m. - Đầu cọc được đập bỏ để lĩ chiều dài sắt ngàm vào đài cọc là 30f 40f. - Khoảng cách giữa 2 cọc là 3D , khoảng cách từ tim cọc đến mép đài D. - Chiều cao h chọn theo điều kiện tuyệt đối cứng với h 2D. -Dựa vào địa chất cơng trình ta đưa mũi cọc vào lớp đất 5b một đoạn là 3.1m .Khi đĩ cao trình đặt mũi cọc là -20.50m so với mặt đất tự nhiên . -Lấy chiều dài đoạn cọc ngàm vào đài 0.1m, đoạn cọc đập để lộ thép neo vào đài 0.6m. -Chiều dài cọc :l=20.5 -4.3+(0.1+0.1+0.6)=17 m. Như vậy cần 2 đoạn cọc dài 8.5m nối với nhau tại mối nối đề đưa đến độ sâu thiết kế. III.Tính Sức Chịu Tải Của Cọc : Sức chịu tải của cọc theo vật liệu : Với cọc bê tơng cốt thép ,sức chịu tải tới hạn của cọc theo vật liệu xác định theo cơng thức thanh chịu nén đúng tâm cĩ xét đến uốn dọc : Pvl = j (Rb Ap +m Rs As) R= 14.5 MPa = 14.5x10 kN/m: cường độ nén của bê tơng. R= 280 MPa = 280x10 kN/m: cường độ nén của thép. = 0.3x0.3 = 0.09 m = 4x254.5 = 1018 mm= 1.018 x10 m. m :hệ số điều kiện làm việc của thép m =1. j : hệ số ảnh hưởng bởi độ mảnh của cọc, j Ỵ (l0/r hay l0/d, l0 = n l) j=1.028-0.0000288x-0.0016x lo:Chiều dài tính tốn của cọc lo=v*l v = 0,7 : mũi cọc cắm trong đất cứng v = 2 Đầu cọc ngàm trong đài và mũi cọc nằm trong đất mềm v = 0,7 Đầu cọc ngàm trong đài và mũi cọc tựa trong đất cứng hoặc đá v = 0,5 Đầu cọc ngàm trong đài và mũi cọc ngàm trong đá Chiều dài thực của cọc tính từ đầu cọc đến vị trí ngàm trong đất tốt trước khi đĩng cọc l=16m =>lo=0.7*17=11.9 m Độ mảnh của cọc : =lo/d=11.9/0.3=39.667 =>j=1.028-0.0000288x39.6672-0.0016x39.667=0.919 Vậy sức chịu tải của cọc theo vật liệu : P=0.919x(14500x0.09+280000x1.018 x10 ) = 1461.59 (kN) = 146.159 T. 2.Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đât nền. Sức chịu tải cọc đơn được tính : = Trong đĩ : + k= 1.4 : hệ số an tồn . + Q : được xác định gồm 2 thành phần là khả năng chịu mũi và khả năng bám trượt bên hơng. → Q = m.q.A + u . Với : m : hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, lấy bằng 1(TCXD 205-1998) mR, mf: Các hệ số điều kiện làm việc của đất lần lượt ở mũi cọc và ở mặt bên cọc cĩ kể đến ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc đến sức chống tính tốn của đất (tra bảng A3 TCXD 205-1998 ).mR = 1;mf = 1 qp : cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc. Tra theo bảng A1 TCXD 205-1998 ta cĩ qP = 320T/m2 = 3200 (kN) U: Chu vi cọc , U = 4x0.3 = 1.2m f: khả năng bám trượt bên hơng của cọc , phụ thuộc vào độ sệt B và độ sâu trung bình của lớp đât Z.Tra bảng 3.20 trang 202 sách “Nền Mĩng” của “Châu Ngọc Ẩn”. L: bề dày của từng lớp đất chia nhỏ . Hình 7.3.xác định độ sâu trung bình Z (m) của từng lớp đất chia nhỏ. Bảng 7.4 : Sức Chịu Tải Của Cọc Theo Chỉ Tiêu Cơ Lý Của Đất Nền (Phụ Lục A) : số lớp đất chia nhỏ Li(m) Z(m) mf Độ sệt B f (kN/m) m.f.L (kN/m) Qtc (kN) QttA a(kN) 1 2 5.3 1 0.34 35.2 70.4 1203.75 776.6129 2 1.3 6.95 1 0.34 37.2 48.36 3 2 8.6 1 cát mịn 44.5 89 4 2 10.6 1 cát mịn 46.06 92.12 5 2 12.6 1 cát mịn 48.6 97.2 6 2 14.6 1 cát mịn 50.6 101.2 7 1.8 16.5 1 cát mịn 52.5 94.5 8 2 18.4 1 cát mịn 54.4 108.8 9 1.1 19.95 1 cát mịn 55.95 61.545 u.∑mf.fsi.Li 915.75 3.Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ c,j của đất: Sức chịu tải cho phép của cọc tính theo cơng thức: Trong đĩ: + FSS: Hệ số an tồn cho thành phần ma sát bên: 1.52. + FSP: Hệ số an tồn cho sức chống dưới mũi cọc: 23. + AP: Diện tích tiết diện mũi cọc: AP = 0.3x0.3 = 0.09 m2. Đặt mũi tại lớp đất cĩ cơ lý như sau : Độ ẩm: W = 21.7% Dung trọng tự nhiên: gttI = 1.933g/cm3 Dung trọng đẩy nổi: = 0.933g/cm3 Lực dính đơn vị C = 0 kG/cm2 Gĩc ma sát trong = 29030’ * Tính Sức Chịu Tải Của Đất Dưới Mũi Cọc : + Xác định qP: cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc: + : ứng suất do trọng lượng bản thân đất theo phương thẳng đứng tại độ sâu mũi cọc (tính từ mặt đất ). + h: chiều cao lớp đất thứ i.. + : dung trọng đẩy nổi của đất ở đầu mũi cọc 0.933g/cm3 = 9.33 kN/m3. + dP: cạnh của cọc, dP = 0.3m. + c: lực dính ở đầu mũi cọc: c = 0 kN/m2. + Nc, Nq, N: hệ số sức chịu tải phụ thuộc . Tra biểu đồ hình 4.16 trang 139 sách “ Nền và mĩng – Lê Anh Hồng” ta cĩ : jttI à Nc=35.972, Nq=20.6, N=9.7 Bảng 7.5 : Sức Chịu Tải Của Đất Dưới Mũi Cọc : lớp đất hi (m) g' (kN/m3) s'vp (kN/m2) qp (kN/m2) Qp (kN) 4 3.3 9.1 145.1 3016.123 271.451 5a 9.8 8.8 5b 3.1 9.3 * Tính Lực Ma Sát Bên Tác Dụng Lên Cọc : As: Diện tích xung quanh cọc. fs: ma sát bên tác dụng lên cọc. Q= u: chu vi tiết diện ngang cọc: . l= hi: chiều cao lớp đất thứ i. Xác định fsi: fs = s’zx tgja + Ca với s’z (kN/m2): ứng suất hữu hiệu theo phương vuơng gĩc với mặt bên của cọc s’z = ks x ks: Hệ số áp lực ngang của đất: ks = (1 - sinj) ja : Gĩc ma sát giữa cọc và đất nền, ja = j Ca: lực dính giữa cọc và đất nền, Ca = C fs = s’ z x ks x tgja + Ca = x ks tgj + C Bảng 7.6 : Khả Năng Bám Trượt Bên Hơng Cọc (Phụ Lục B) : Lớp g’ (kN/m3) zi (m) j () C kN/m2 tgj (rad) ks hi (m) fsi (kN/m2) fsi hi (kN/m) Qs (kN) 4 9.1 5.95 13.87 0.046 0.247 0.77 3.3 10.344 34.135 605.65 5a 8.8 12.5 27.08 0 0.511 0.55 9.8 30.93 303.09 5b 9.3 19.95 29.25 0 0.56 0.52 3.1 54.028 167.48 Tổng 504.71 Theo TCXD 205:1998 lấy: FSS : hệ số an tồn cho thành phần ma sát bên = 2 FSP : hệ số an tồn cho sức chống dưới mũi cọc = 2.5 Qa == 411.405 kN. Vậy sức chịu tải của cọc: Pc = min { Pvl, Qa , Qa } = min {1461.59 ; 776.6 ; 411.405} = 411.405 kN. → Vậy lấy giá trị sức chịu tải của cọc để tính tốn Qa = 411.405 kN. * Sức chịu tải cực hạn của cọc đơn là : Q= Q+ Q = 605.65+271.451 = 877.105 kN. ĐIỀU KIỆN ĐỂ CỌC KHƠNG BỊ BỄ KHI ÉP LÀ : Qu < Pvl → 776.6 < 1461.59 kN IV.Xác định số lượng cọc và bố trí cọc : n = b.=1.4*=15.9 Lấy b=1.4 (b=1.2-1.6) → Chọn 16 cọc. Chọn kích thước đài cọc và bố trí cọc như sau : Khoảng cách từ mép cọc biên đến mép đài cọc là 100mm. Khoảng cách giữa các tim cọc lấy bằng 3d = 900mm. Khoảng cách từ tim cọc biên đến mép đài lấy bằng d = 300mm. Bố trí cọc: Hình 7.7.Sơ đồ bố trí cọc trong đài. Vậy kích thước đài cọc : B = 3.3m L = 3.3m Diện tích đài cọc : F= 3.3x3.3 = 10.89 m. V.Kiểm Tra Sức Chịu Tải Của Cọc : Trọng lượng của đài và đất trên đài : Nđtt = n * Fđ * hm* gtb = 1.1x10.89x4.3x(22-10) = 618.1164 kN. Lực dọc tính tốn tại tâm đáy đài : Ntt = Nott + Nđtt = 618.1164 + 4701.03 = 5319.1464 kN Moment tính tốn theo 2 phương qui về tại tâm đáy đài : Mxtt = Moxtt+Qytt * hđ = 10.347 + 9.8 x 1.2 = 22.107 (kN.m) Mytt = Moytt+Qxtt * hđ = 58.025 + 57.98 x 1.2 = 127.601(kN.m) Tải trọng tác dụng lên cọc : = Bảng 7.8.BẢNG GIÁ TRỊ PHẢN LỰC TẠI ĐẦU CỌC 3-C : STT CỌC Vị trí Pi ( KN) x(m) y(m) 1 -1.35 1.35 323.66 2 -0.45 1.35 330.74 3 0.45 1.35 337.83 4 1.35 1.35 344.92 5 -1.35 0.45 322.43 6 -0.45 0.45 329.52 7 0.45 0.45 336.61 8 1.35 0.45 343.69 9 -1.35 -0.45 321.2 10 -0.45 -0.45 328.29 11 0.45 -0.45 335.38 12 1.35 -0.45 342.47 13 -1.35 -1.35 319.97 14 -0.45 -1.35 327.06 15 0.45 -1.35 334.15 16 1.35 -1.35 341.24 Từ bảng ta thấy Pmax = 344.92 kN. Pmin = 319.971 kN. Trọng lượng tính tốn của cọc : Pc = n * A * g * l = 1.1x(0.3x0.3)x25x17 = 42.075 kN. Tổng tải trọng tác dụng tại mũi cọc : Pmax +Pc = 344.92 + 42.075 = 386.997 kN. Pmin +Pc = 319.971 + 42.075 = 362.05 kN. Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc theo điều kiện sau: Pmax +Pc > Qa Pmin +Pc ≥ 0 Vậy Pmax +Pc = 386.997 kN.< Qa = 411.405 kN. ( THỎA ) Pmin +Pc = 362.05 kN > 0.→ nên cọc khơng bị nhổ. Kiểm tra với 2 tổ hợp cịn lại : TH2 và TH3. Bảng 7.9.BẢNG GIÁ TRỊ PHẢN LỰC TẠI ĐẦU CỌC 3-C(TỔ HỢP 2) STT CỌC Vị trí Ntt( kN) Mxtt ( kN.m) Mytt ( kN.m) Pi ( kN) x(m) y(m) 1 -1.35 1.35 3393.818 273.188 145.391 222.763 2 -0.45 1.35 3393.818 273.188 145.391 230.841 3 0.45 1.35 3393.818 273.188 145.391 238.918 4 1.35 1.35 3393.818 273.188 145.391 246.995 5 -1.35 0.45 3393.818 273.188 145.391 207.586 6 -0.45 0.45 3393.818 273.188 145.391 215.664 7 0.45 0.45 3393.818 273.188 145.391 223.741 8 1.35 0.45 3393.818 273.188 145.391 231.818 9 -1.35 -0.45 3393.818 273.188 145.391 192.409 10 -0.45 -0.45 3393.818 273.188 145.391 200.486 11 0.45 -0.45 3393.818 273.188 145.391 208.564 12 1.35 -0.45 3393.818 273.188 145.391 216.641 13 -1.35 -1.35 3393.818 273.188 145.391 177.232 14 -0.45 -1.35 3393.818 273.188 145.391 185.309 15 0.45 -1.35 3393.818 273.188 145.391 193.387 16 1.35 -1.35 3393.818 273.188 145.391 201.464 Bảng 7.10.BẢNG GIÁ TRỊ PHẢN LỰC TẠI ĐẦU CỌC 3-C(TỔ HỢP 2) STT CỌC Vị trí Ntt( kN) Mxtt ( kN.m) Mytt ( kN.m) Pi ( kN) x(m) y(m) 1 -1.35 1.35 4267.068 32.349 408.416 235.353 2 -0.45 1.35 4267.068 32.349 408.416 258.043 3 0.45 1.35 4267.068 32.349 408.416 280.732 4 1.35 1.35 4267.068 32.349 408.416 303.422 5 -1.35 0.45 4267.068 32.349 408.416 233.556 6 -0.45 0.45 4267.068 32.349 408.416 256.245 7 0.45 0.45 4267.068 32.349 408.416 278.935 8 1.35 0.45 4267.068 32.349 408.416 301.625 9 -1.35 -0.45 4267.068 32.349 408.416 231.759 10 -0.45 -0.45 4267.068 32.349 408.416 254.448 11 0.45 -0.45 4267.068 32.349 408.416 277.138 12 1.35 -0.45 4267.068 32.349 408.416 299.828 13 -1.35 -1.35 4267.068 32.349 408.416 229.961 14 -0.45 -1.35 4267.068 32.349 408.416 252.651 15 0.45 -1.35 4267.068 32.349 408.416 275.341 16 1.35 -1.35 4267.068 32.349 408.416 298.031 → Từ các giá trị phản lực đầu cọc của các tổ hợp ta thấy đều nhỏ hơn phản lực đầu cọc của tổ hợp chọn tính tốn ban đầu. Vậy tổ hợp đã chọn để thiết kế là tổ hợp bất lợi nhất. VI.Kiểm tra ứng suất dưới mũi cọc(mĩng khối qui ước) : Xác định mĩng khối qui ước : Gĩc ma sát trong trung bình của các lớp đất mà cọc đi qua: jtb = ∑ji.hi/∑hi B' : chiều rộng tính bằng khoảng cách giữa 2 mép cọc biên . L' : chiều dài tính bằng khoảng cách giữa 2 mép cọc biên . B' = Bđ - D/2 - D/2 L' = Lđ - D/2 - D/2 H: chiều cao cọc tính từ đáy đài xuống mũi cọc H=17- (0.1+0.1+0.6)=16.2m. Bqu : Chiều rộng của đáy khối mĩng qui ước. Lqu :Chiều dài của đáy khối mĩng qui ước. Bqu = B' + 2.H.tg(jtb /4). Lqu = L' + 2.H.tg(jtb /4). Bảng 7.11.Kích thước khối mĩng qui ước. lớp đất jII (0) hi (m) jtb (0) jtb /4 (0) H (m) B' ( m) L' ( m) Bqu ( m) Lqu ( m) Fqu (m2) 4 14.4 3.3 25.05 6.26 16.2 3 3 6.55 6.55 42.903 5a 27.23 9.8 5b 29.5 3.1 - Chiều cao khối mĩng qui ước: Hình 7.12.Xác định kích thước khối mĩng qui ước. * Xác định tải trọng tiêu chuẩn của khối mĩng qui ước : + Trọng lượng của đất và đài từ đáy đài trở lên : N1 = Fqu*gtb*hm + Trọng lượng khối đất từ đáy đài tới mũi cọc : N2 = ∑(Fqu- Ap*n).(hi.gi) + Trọng lượng cọc : Qc = n.Ap.lc.gb + Lực dọc tiêu chuẩn tại đáy mĩng khối qui ước : Ntc = Ntco+N1+N2+Qc Bảng 7.13.Tải trọng tiêu chuẩn của khối mĩng qui ước : gtb kN/m3 Fqu m2 hm m n hi m g’ kN/m3 Ap m2 lc m gb kN/m3 N1 kN N2 kN Qc kN Ntc kN 12 42.9 4.3 16 3.3 9.1 0.09 17 25 2213.6 6015.8 612 12929.3 9.8 8.8 3.1 9.3 + Moment tiêu chuẩn của khối mĩng qui ước : h = H+hđ = 16.2+1.2 =17.4m. Mx = Mtcox + Qtcy* h = 8.9974+8.522*17.4 = 157.28 kN.m My = Mtcoy + Qtcx* h = 50.46 +50.42*17.4 = 927.72 kN.m Wx = Lqu x B2qu/6 = = 46.84 m3 Wy = Bqu x L2qu/6 = = 46.84 m3 * Áp lực tiêu chuẩn tại đáy mĩng khối qui ước : = = Pmax = 324.54 kN/m2 Pmin = 278.21 kN/m2 Ptb = 301.38 kN/m2 * Cường độ tiêu chuẩn của đất tại đáy mĩng khối qui ước : Rtc = (A.Bqu.g' + B.H.gtb+D.c ). Trong đĩ: m1 = 1.2; m2 = 1.1 (tra bảng 2.2 sách “Nền mĩng các cơng trình dân dụng và cơng nghiệp” của GSTS. Nguyễn Văn Quảng). Ktc = 1.0: các đặc trưng tính tốn lấy trực tiếp từ các thí nghiệm. j = 29030’ tra bảng 2.1 sách nêu trên. => A = 1.1; B = 5.41; D = 7.81 g'II = 9.33 kN/m3 c= 0 kN/m2 : lực dính đơn vị của đất Bqu = 6.55m H: chiều cao cọc tính từ đáy đài xuống mũi cọc H=17- (0.1+0.1+0.6)=16.2m. :Trọng lượng riêng trung bình của các lớp đất trong khối mĩng qui ước : = 8.96 kN/m3 => R = = 1125.01 kN/m2 => 1.2 R= 1.2 x 1125.01 = 1350.01T/m2 Nhận xét: Pmax = 324.54 kN/m2 < 1.2 R= 1350.01 kN/m2 Ptb = 301.38 kN/m2 < R= 1125.01 kN/m2 Vậy ta cĩ thể tính tốn được độ lún của nền theo quan niệm nền biến dạng tuyến tính, dùng phương pháp cộng lún từng lớp. VII.Kiểm tra độ lún của mĩng : Để tính lún cho mĩng ta dùng tải trọng tiêu chuẩn. Tính lún cho mĩng theo phương pháp cộng phân tố. Chia đất dưới đáy mĩng khối thành từng lớp cĩ chiều dày hi 2m. * Áp lực trung bình dưới mũi cọc : Ptb = 301.38 kN/m2 * Ứng suất do trọng lượng bản thân : sobt = g'.zm = 145.1 kN/m2 * Ứng suất gây lún tại mũi cọc : sogl = Ptb - sobt = 301.38 -145.1 = 156.28 kN/m2 ĐIỀU KIỆN NGỪNG TÍNH LÚN : sngl < 0.2 .snbt - Chia lớp đất bên dưới mũi cọc nhiều lớp đất : bề dày 1 lớp đất là 1m: - Ứng suất do trọng lượng bản thân tại các lớp dưới mũi cọc : snbt = sn-1bt + g'.z - Ứng suất tại các điểm nằm trên trục đi qua tâm đáy khối mĩng qui ước : sngl = sogl x ko + ko: hệ số phụ thuộcLqu/Bqu, Z/Bqu .Tra bảng 1.21 trang 30 sách "Nền và Mĩng" của Thầy Lê Anh Hồng. - Áp suất dưới đáy mĩng : P1i =( sbtn-1 + sbtn)/2 P2i = P1i + ( sgln-1 + sgln)/2 Tính lún cho từng lớp rồi cộng lại : S = (m) Hình 7.14:Sơ đồ tính tốn độ lún của nền mĩng cọc . Bảng 7.15.Kiểm tra độ lún của mĩng : Lớp phân tố Z (m) z/Bqu Lqu/Bqu ko sz (kN/m2) sbt (kN/m2) P1i (kN/m2) P2i (kN/m2) e 1i e 2i Si (m) 1 0 0 1 1 156.28 145.1 149.75 303.685 0.5441 0.529 0.009779 1 0.15 1 0.97 151.59 154.4 159.05 303.61 0.5432 0.5294 0.008942 2 2 0.31 1 0.88 137.53 163.7 168.35 295.915 0.5423 0.5313 0.007132 3 3 0.46 1 0.7525 117.6 173 177.65 284.895 0.5414 0.5325 0.005774 4 4 0.61 1 0.62 96.89 182.3 186.95 272.435 0.545 0.5344 0.006861 5 5 0.76 1 0.474 74.08 191.6 196.25 263.765 0.5392 0.5366 0.001689 6 6 0.92 1 0.39 60.95 200.9 205.55 259.155 0.5384 0.537 0.00091 7 7 1.07 1 0.296 46.26 210.2 214.85 257.515 0.5387 0.5375 0.00078 8 8 1.22 1 0.25 39.07 219.5 Tổng Si = 0.041868 Từ bảng kiểm tra ta được : S== 0.042m = 4.2 cm < = 8 cm thỏa điều kiện . VIII . Tính cọc chịu chuyển vị ngang : Khi tính tốn cọc ngang chịu tác dụng của tải trọng ngang ,đất xung quanh cọc được xem như mơi trường đàn hồi biến dạng tuyến tính đặc trưng bằng hệ số nền Cz (T/m3) được xác định (Theo TCVN 205 -1998 Phụ lục G) Cz=K.z K : hệ số tỉ lệ (T/m4) lấy theo bảng G1 (TCVN 205 -1998) z : độ sâu của vị trí tiết diện cọc (m) ,kể từ mặt đất đối với cọc đài cao ,kể từ đáy đài với cọc đài thấp 1.Kiểm tra chuyển vị ngang và gĩc xoay trong giới hạn cho phép: y H M N Dn y0 y0 z l H0=1 dHH dH M z M0=1 dMH dM M z N H l l0 l Hình 7.16.Sơ đồ tính chuyển vị ngang và gĩc xoay. Vì theo phương x giá trị lớn nên ta tính cho phương x Tất cả các tính tốn thực hiên theo chiều sâu tính đổi của tiết diện cọc trong đất ze và chiều sâu tính đổi hạ cọc trong đất le xác định theo cơng thức ze = abd z le = abd l với z ,l :chiều sâu thực tế vị trí tiết diện cọc trong đất và chiều sâu hạ cọc thực tế trong đất tính từ đáy mĩng cọc đài thấp abd : hệ số biến dạng = =0.715 (1/m) K : hệ số tỉ lệ (T/m4) (TCVN 205 -1998 ) K=400(T/m4)= 4000(kN/m4) I : Moment quán tính tiết diện ngang của cọc I==0.000675(m4) bc : bề rộng quy ước của cọc (TCVN 205 -1998) bc=1.5d+0.5=1.5x0.3+0.5= 0.95(m) Eb :modun đàn hồi của bêtơng cọc khi chịu kéo ,nén vì bê tơng B#25 Eb =3x107 (kN/m2) => le =0.715*16.2=11.6 m Tra bảng G2 (TCVN 205-1998) => AO=2.441 ,Bo=1.621 ,Co =1.751 Chuyển vị ngang dHH , dHM , dMH , dMM do các ứng lực đơn vị : = 0.00028(m/kN) = 0.00015 (1/kN) = 0.0001 (1/kN.m) Moment uốn và lực ngang tác dụng lên đầu mỗi cọc tại z = 0 (mặt đất): Q0 = Hxi = = =6.27 (kN) M0 = Mxi + Hxi l0 = = = 9.7 (kN) Vì lo =0 mĩng đài thấp - Chuyển vị ngang và gĩc xoay y0 tại z = 0 (mặt đất) y0 = Q0 dHH +M0 dHM = 6.27*0.00028 + 9.7*0.00015 =0.0032m = 0.32cm y0 = Q0 dMH +M0 dMM =6.27*0.00015+9.7*0.0001 = 0.0019rad Chuyển vị ngang và gĩc xoay : =yo=0.32cm =y0=0.0019 rad y < =1 cm Thỏa mãn điều kiện theo quy phạm IX.Kiểm tra điều kiện xuyên thủng của đài: a/Kích thước tháp xuyên thủng : Kích thước cột : (55x55)cm. Cọc ngàm vào đài 1 đoạn 10cm. Chiều cao làm việc của đài : h= h- 0.1 = 1.2-0.1=1.1m. Kích thước đáy tháp xuyên thủng : A= 0.55+2*1.1= 2.75m. B= 0.55+2*1.1= 2.75m. Điều kiện xuyên thủng : P< P= 0.75*R*4*(D+h)h. Hình 7.17.Tháp xuyên thủng. b/Kiểm tra xuyên thủng : Từ hình vẽ ta thấy tháp xuyên thủng bao bùm lên tất cả các tim của đầu cọc nên khơng cần kiểm tra điều kiện xuyên thủng cột qua đài. X.Tính tốn cốt thép cho đài cọc : a/Tính cốt thép tại ngàm I-I: Bảng 7.18:Phản lực tại đầu cọc của mặt cắt ngàm I-I : STT CỌC Vị trí Pi ( KN) x(m) y(m) 1 -1.35 1.35 296.72996 2 -0.45 1.35 303.8189 3 0.45 1.35 310.90785 4 1.35 1.35 317.99679 5 -1.35 0.45 295.50179 6 -0.45 0.45 302.59074 7 0.45 0.45 309.67968 8 1.35 0.45 316.76863 Moment lớn nhất tại mặt cắt ngàm I-I: M I-I = ∑Pi.ri Với ri : khoảng cách từ phản lực đầu cọc đến mặt ngàm . h : chiều cao làm việc của đài : h= 1.1m Hình 7.19.Sơ đồ tính cốt thép đài. Vậy moment lớn nhất tại mặt cắt ngàm I-I: M I-I = ∑Pi.ri = (P1 + P2 + P3 + P4 )1.075+(P5 + P6 + P7 + P8 )0.175.= = (296.73+303.82+310.907+317.99)1.075 + (295.5+302.59+309.68+316.77)0.175= 1535.96 kN.m. Diện tích cốt thép được tính theo cơng thức gần đúng : = = 0.00554098 m2 = 55.40981 cm2 Chọn 25f18a130 cĩ A= 63.61 cm2 bố trí cho đáy đài. Hàm lượng cốt thép tại mặt cắt I-I: = 0.175%. Diện tích cốt thép miền chịu nén bố trí theo cấu tạo f12a200. b/Tính cốt thép tại ngàm II-II: Bảng 7.20:Phản lực tại đầu cọc của mặt cắt ngàm II-I I: STT CỌC Vị trí Pi ( KN) x(m) y(m) 3 0.45 1.35 310.90785 4 1.35 1.35 317.99679 7 0.45 0.45 309.67968 8 1.35 0.45 316.76863 11 0.45 -0.45 308.45151 12 1.35 -0.45 315.54046 15 0.45 -1.35 307.22335 16 1.35 -1.35 314.31229 Moment lớn nhất tại mặt cắt ngàm II-II: M II-II = ∑Pi.ri Với ri : khoảng cách từ phản lực đầu cọc đến mặt ngàm . h : chiều cao làm việc của đài : h= 1.1m Vậy moment lớn nhất tại mặt cắt ngàm II-II: M II-II = ∑Pi.ri = (P4 + P8 + P12 + P16 )1.075+(P3 + P7 + P11 + P15 )0.175.= = (317.997+316.77+315.54+314.312)1.075 + (310.907+309.68+308.45+307.223)0.175= 1575.81kN.m. Diện tích cốt thép được tính theo cơng thức gần đúng : = = 0.00568 m2 = 55.8 cm2 Chọn 25f18a130 cĩ A= 63.61 cm2 bố trí cho đáy đài. Hàm lượng cốt thép tại mặt cắt I-I: = 0.175%. Diện tích cốt thép miền chịu nén bố trí theo cấu tạo f12a200. XI.Kiểm tra cọc khi vận chuyển cẩu lắp: Trường hợp vận chuyển cọc: Các mĩc cẩu trên cọc được bố trí ở các điểm cách đầu và mũi cọc những khoảng cố định sao cho moment dương lớn nhất bằng moment âm cĩ trị số tuyệt đối lớn nhất. Sơ đồ tính : Hình 7.21.Sơ đồ tính khi vận chuyển cọc: Trọng lượng phân bố của cọc trên 1 m dài : q = n x b ´ h ´ gbt = 1.1x 0.3 ´ 0.3 ´ 25 = 2.475(kN/m) Moment vận chuyện cọc : M = q(0.207*l)2 = = 3.83 (kN.m) Để cẩu lắp và vận chuyển an tồn ta nhân moment với 1 hệ số k = 1.4 2.chọn k = 2. Diện tích cốt thép dùng cho cẩu lắp: = = 1.1(cm2) < 2f18(=5.09cm2) Vậy ban đầu chọn thép cho cọc là 4f18 nên thép chọn cọc thỏa điều kiện vận chuyển. Trường hợp dựng cọc: Hình 7.22.Sơ đồ tính khi dựng cọc lên ép Moment cẩu lắp cọc : M = q(0.294*l)2 = = 7.73 (kN.m) Để cẩu lắp và vận chuyển an tồn ta nhân moment với 1 hệ số k = 1.4 2.chọn k = 2. Diện tích cốt thép dùng cho cẩu lắp : = = 2.2(cm2) < 2f18(=5.09cm2) Vậy ban đầu chọn thép cho cọc là 4f18 nên thép chọn cọc thỏa điều kiện vận chuyển. Tĩm lại : ứng với hai trường hợp vận chuyển cọc và dựng cọc , thép chọn 4f18 để cấu tạo cọc là thỏa. B.TÍNH MĨNG M2 (MĨNG 3-A): I Nội Lực Truyền Xuống Mĩng: Các tổ hợp nội lực dùng để thiết kế mĩng: + Tổ hợp 1: Nmax, Mxtu, Mytu, Qxtu, Qytu. + Tổ hợp 2: |Mx|max, Ntu, Mytu, Qxtu, Qytu. + Tổ hợp 3: |My|max, Ntu, Mxtu, Qxtu, Qytu. Tổ hợp nội lực tại chân cột 3-A: Nội lực N (kN) |Mx| (kNm) |My| (kNm) |Qx | (kN) |Qy| (kN) Tổ hợp 1 Tính tốn 3367.19 160.444 41.605 39.25 71.96 Tiêu chuẩn 2927.99 139.52 36.18 34.13 62.57 Tổ hợp 2 Tính tốn 2915.5 167.582 36.181 32.86 69.89 Tiêu chuẩn 2535.22 145.72 31.46 28.57 60.77 Tổ hợp 3 Tính tốn 2290.65 44.89 221.016 94.97 19.33 Tiêu chuẩn 1991.87 39.03 192.19 82.58 16.81 Ta chọn tổ hợp 1 của nội lực tại chân cột 3-A cĩ N để tính tốn mĩng M1 (các cặp nội lực cịn lại dùng để kiểm tra khi thiết kế mĩng ). Vậy nội lực dùng để thiết kế mĩng là : Nội lực N (kN) |Mx| (kNm) |My| (kNm) |Qx| (kN) |Qy| (kN) Tính tốn 3367.19 160.444 41.605 39.25 71.96 Tiêu chuẩn 2927.99 139.52 36.18 34.13 62.57 Với hệ số vượt tải :n = 1.15 II. Tính Tốn Sơ Bộ : 1.chọn vật liệu – chiều sâu đặt đài cọc – chiều dài cọc : a.chọn chiều sâu đặt đài cọc : đặt đài cọc tại lớp đất số 4. Chiều sâu đài cọc được chọn theo điều kiện cân bằng lực ngang với áp lực bị động phía sau đài cọc: EP ³ gh2tg2(450 - )b ³ Þ hmin ³ tg(450 - ) Với j : gĩc ma sát của đất j==13.87(độ) g : dung trọng của đất 9.1(kN/) : lực ngang b : bề rộng đài cọc Tuy nhiên trong quá trình làm việc thành phần ma sát dưới đáy mĩng tiếp thu một phần lực ngang (khoảng 30%) nên chiều sâu đặt mĩng cần thiết là: h ³ 0.7hmin Sơ bộchọn b = 3.3 m Q= 94.97 (kN). Þ hmin ³ tg(45 - ) = 1.97 m. h ³ 0.7hmin = 0.7x1.97 = 1.4m - Cao trình tầng hầm là Z= -2.1m. Lấy đoạn từ sàn tầng hầm đến cổ mĩng là 1m - Chọn chiều cao đài hđ = 1.2m. - Chiều sâu đặt đài cọc so với mặt đất thiên nhiên: hm= 2.1 + 1.2 + 1 = 4.3m Chọn h = 4.3m b.Chọn kích thước cọc và vật liệu làm cọc : - Bê tơng cọc : B#25 :cĩ R= 14.5 MPa = 14500 kN/m R= 1.05 MPa . = 1050 kN/m - Cốt thép cọc : AII: cĩ R= R= 280 MPa = 280x10 kN/m, R= 225 MPa. - Chọn cọc BTCT tiết diện 300x300 →Tiết diện ngang = 900 cm -Chọn thép dùng trong cọc 418 cĩ Fa = 10.18(cm2). -Lớp bê tơng lĩt đá 1x2 ,bê tơng lĩt mĩng dày 100mm. -Đầu cọc ngàm vào đài ≥ 100mm = 0.1m. - Đầu cọc được đập bỏ để lĩ chiều dài sắt ngàm vào đài cọc là 30f 40f. - Khoảng cách giữa 2 cọc là 3D , khoảng cách từ tim cọc đến mép đài D. - Chiều cao h chọn theo điều kiện tuyệt đối cứng với h 2D. -Dựa vào địa chất cơng trình ta đưa mũi cọc vào lớp đất 5b một đoạn là 3.1m .Khi đĩ cao trình đặt mũi cọc là -20.50m so với mặt đất tự nhiên . -Lấy chiều dài đoạn cọc ngàm vào đài 0.1m, đoạn cọc đập để lộ thép neo vào đài 0.6m. -Chiều dài cọc :l=20.5 -4.3+(0.1+0.1+0.6)=17 m. Như vậy cần 2 đoạn cọc dài 8.5m nối với nhau tại mối nối đề đưa đến độ sâu thiết kế. III.Tính Sức Chịu Tải Của Cọc : Sức chịu tải của cọc theo vật liệu : Với cọc bê tơng cốt thép ,sức chịu tải tới hạn của cọc theo vật liệu xác định theo cơng thức thanh chịu nén đúng tâm cĩ xét đến uốn dọc : Pvl = j (Rb Ap +m Rs As) R= 14.5 MPa = 14.5x10 kN/m: cường độ nén của bê tơng. R= 280 MPa = 280x10 kN/m: cường độ nén của thép. = 0.3x0.3 = 0.09 m = 4x254.5 = 1018 mm= 1.018 x10 m. m :hệ số điều kiện làm việc của thép m =1. j : hệ số ảnh hưởng bởi độ mảnh của cọc, j Ỵ (l0/r hay l0/d, l0 = n l) j=1.028-0.0000288x-0.0016x lo:Chiều dài tính tốn của cọc lo=v*l v = 0,7 : mũi cọc cắm trong đất cứng v = 2 Đầu cọc ngàm trong đài và mũi cọc nằm trong đất mềm v = 0,7 Đầu cọc ngàm trong đài và mũi cọc tựa trong đất cứng hoặc đá v = 0,5 Đầu cọc ngàm trong đài và mũi cọc ngàm trong đá Chiều dài thực của cọc tính từ đầu cọc đến vị trí ngàm trong đất tốt trước khi đĩng cọc l=16m =>lo=0.7*17=11.9 m Độ mảnh của cọc : =lo/d=11.9/0.3=39.667 =>j=1.028-0.0000288x39.6672-0.0016x39.667=0.919 Vậy sức chịu tải của cọc theo vật liệu : P=0.919x(14500x0.09+280000x1.018 x10 ) = 1461.59 (kN) = 146.159 T. 2.Sức chịu tải của cọc theo trạng thái đặc tính vật lý đất nền cịn gọi là phương pháp thống kê tra bảng : Sức chịu tải cọc đơn được tính : = Trong đĩ : + k= 1.4 : hệ số an tồn . + Q : được xác định gồm 2 thành phần là khả năng chịu mũi và khả năng bám trượt bên hơng. → Q = m.q.A + u . Với : m : hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, lấy bằng 1(TCXD 205-1998) mR, mf: Các hệ số điều kiện làm việc của đất lần lượt ở mũi cọc và ở mặt bên cọc cĩ kể đến ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc đến sức chống tính tốn của đất (tra bảng A3 TCXD 205-1998 ).mR = 1,1;mf = 1 qp : cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc. Tra theo bảng A1 TCXD 205-1998 ta cĩ qP = 320T/m2 = 3200 (kN) U: Chu vi cọc , U = 4x0.3 = 1.2m f: khả năng bám trượt bên hơng của cọc , phụ thuộc vào độ sệt B và độ sâu trung bình của lớp đât Z.Tra bảng 3.20 trang 202 sách “Nền Mĩng” của “Châu Ngọc Ẩn”. L: bề dày của từng lớp đất chia nhỏ . Hình 7.23.xác định độ sâu trung bình Z (m) của từng lớp đất chia nhỏ. Bảng 7.24 : Sức Chịu Tải Của Cọc Theo Chỉ Tiêu Cơ Lý Của Đất Nền (Phụ Lục A) : số lớp đất chia nhỏ Li(m) Z(m) mf Độ sệt B f (kN/m) m.f.L (kN/m) Qtc (kN) QttA a(kN) 1 2 5.3 1 0.34 35.2 70.4 1203.75 776.6129 2 1.3 6.95 1 0.34 37.2 48.36 3 2 8.6 1 cát mịn 44.5 89 4 2 10.6 1 cát mịn 46.06 92.12 5 2 12.6 1 cát mịn 48.6 97.2 6 2 14.6 1 cát mịn 50.6 101.2 7 1.8 16.5 1 cát mịn 52.5 94.5 8 2 18.4 1 cát mịn 54.4 108.8 9 1.1 19.95 1 cát mịn 55.95 61.545 u.∑mf.fsi.Li 915.75 3.Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ c,j của đất: Sức chịu tải cho phép của cọc tính theo cơng thức: Trong đĩ: + FSS: Hệ số an tồn cho thành phần ma sát bên: 1.52. + FSP: Hệ số an tồn cho sức chống dưới mũi cọc: 23. + AP: Diện tích tiết diện mũi cọc: AP = 0.3x0.3 = 0.09 m2. Đặt mũi tại lớp đất cĩ cơ lý như sau : Độ ẩm: W = 21.7% Dung trọng tự nhiên: gttI = 1.933g/cm3 Dung trọng đẩy nổi: = 0.933g/cm3 Lực dính đơn vị C = 0 kG/cm2 Gĩc ma sát trong = 29030’ * Tính Sức Chịu Tải Của Đất Dưới Mũi Cọc : + Xác định qP: cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc: + : ứng suất do trọng lượng bản thân đất theo phương thẳng đứng tại độ sâu mũi cọc (tính từ mặt đất ). + h: chiều cao lớp đất thứ i.. + : dung trọng đẩy nổi của đất ở đầu mũi cọc 0.933g/cm3 = 9.33 kN/m3. + dP: cạnh của cọc, dP = 0.3m. + c: lực dính ở đầu mũi cọc: c = 0 kN/m2. + Nc, Nq, N: hệ số sức chịu tải phụ thuộc . Tra biểu đồ hình 4.16 trang 139 sách “ Nền và mĩng – Lê Anh Hồng” ta cĩ : jttI à Nc=35.972, Nq=20.6, N=9.7 Bảng 7.25 : Sức Chịu Tải Của Đất Dưới Mũi Cọc : lớp đất hi (m) g' (kN/m3) s'vp (kN/m2) qp (kN/m2) Qp (kN) 4 3.3 9.1 145.1 3016.123 271.451 5a 9.8 8.8 5b 3.1 9.3 * Tính Lực Ma Sát Bên Tác Dụng Lên Cọc : As: Diện tích xung quanh cọc. fs: ma sát bên tác dụng lên cọc. Q= u: chu vi tiết diện ngang cọc: . l= hi: chiều cao lớp đất thứ i. Xác định fsi: fs = s’zx tgja + Ca với s’z (kN/m2): ứng suất hữ._.