Thiết kế nhà chung cư A1Nam Anh Dũng

6,2m. Lớp 6: cát hạt vừa dày trung bình 8,8m. Lớp 7: cát lẫn cuội sỏi có chiều dày chưa kết thúc ở độ sâu hố thăm dò 55m. Mực nước ngầm gặp ở độ sâu trung bình –1,5m so với mặt đất. Bảng chỉ tiêu cơ học, vật lý của các lớp đất. TT Tên lớp đất g KN/m3 gs KN/m3 W % WL % Wp % jII0 CII KN/m2 N30 E KN/m2 Cu KN/m2 1 Sét pha 18.3 26.5 33 39 24 18 23 6 7900 40 2 Sét 18.5 26.7 36 44 26 16 29 7 8400 46 3 Sét pha 18.6 26.5 34 40 25 18.5 21 8 8800 54 4 Cát pha 18.6 26.3 29.5 32 25 22 10 10 9400 64 5 Cát hạt nhỏ 18.8 26.2 24 - - 30 - 13 11000 - 6 Cát hạt vừa 18.9 26.2 17 - - 35 - 28 34000 - 7 Cát lẫn cuội sỏi 19.1 26.1 15 - - 40 - 59 41000 - 2. Đánh giá điều kiện địa chất công trình. Tiến hành đánh giá tính chất xây dựng của các lớp đất: + Lớp 1: sét pha dày trung bình 4,7m. - Độ sệt: Sét pha dẻo mềm, có có môđun biến dạng E = 7900 KPa. Đất thuộc loại trung bình, vì nằm dưới mực nước ngầm nên tính đến đẩy nổi. - Hệ số rỗng: + Lớp 2: sét dày trung bình 7,8m. - Độ sệt: Sét dẻo mềm, có môđun biến dạng E = 8400 KPa. Đất thuộc loại trung bình, vì nằm dưới mực nước ngầm nên tính đến đẩy nổi. - Hệ số rỗng: + Lớp 3: sét pha dày trung bình 6,9m. - Độ sệt: Sét pha dẻo mềm, có môđun biến dạng E = 8800 KPa. Đất thuộc loại trung bình, vì nằm dưới mực nước ngầm nên tính đến đẩy nổi. - Hệ số rỗng: + Lớp 4: cát pha trung bình 4,3m. - Độ sệt: Cát pha dẻo, có môđun biến dạng E = 9400 KPa. Đất thuộc loại trung bình, vì nằm dưới mực nước ngầm nên tính đến đẩy nổi. + Hệ số rỗng của lớp đất này: + Lớp 5: cát hạt nhỏ dày trung bình 6,2 m. + Hệ số rỗng: đ 0,6 < e = 0,728 < 0,8 Cát hạt nhỏ chặt vừa, có môđun biến dạng E = 11000 KPa. Đất thuộc loại tương đối tốt, vì nằm dưới mực nước ngầm nên tính đến đẩy nổi. + Lớp 6: cát hạt vừa dày trung bình 8,8 m. + Hệ số rỗng: đ 0,6 < e = 0,622 < 0,75 Cát hạt vừa chặt vừa, có môđun biến dạng E = 34000 KPa. Đất thuộc loại tốt, vì nằm dưới mực nước ngầm nên tính đến đẩy nổi. + Lớp 7: cát lẫn cuội sỏi dày chưa kết thúc ở phạm vi hố thăm dò sâu 55m. + Hệ số rỗng: đ 0,55 < e = 0,571 < 0,7 Cát lẫn cuội sỏi chặt vừa, có môđun biến dạng E = 41000 KPa. Đất thuộc loại tốt, vì nằm dưới mực nước ngầm nên tính đến đẩy nổi. 3. Nhiệm vụ được giao: Thiết kế múng M1,M2,M3,M4 khung trục 2 Chọn loại nền và móng. Căn cứ loại công trình, đặc điểm công trình, tải trọng công trình, điều kiện địa chất công trình, địa điểm xây dựng ta chọn phương án móng cọc khoan nhồi, chân cọc cắm vào lớp cát lẫn cuội sỏi. Độ lún của công trình: Sgh= 8 cm DSgh= 0,001 5. Thiết kế móng M1 dưới cột1 trục 2 khung K2. 5.1/ Theo kết quả tính toán của kết cấu thì nội lực tính toán dưới chân cột (đỉnh móng) là: N0tt = 449,28 T. M0tt = 63,58 Tm. Q0tt = 18,87 T. Với lực dọc đưa vào tính toán móng ta phải cộng thêm trọng lượng cột tầng 1, trọng lượng dầm giằng móng, trọng lượng tường tầng 1. - Trọng lượng cột tầng 1 (600´800mm). N1 = 0,6.0,8.5,5.2,5.1,1 = 7260 (kG) = 7,26 T. - Trọng lượng dầm giằng móng (300´600mm). N2 = 0,3.0,6.2,5.1,1.(8,4+3,45) = 5,8 T. - Trọng lượng tường xây tầng 1(tường 220mm). N3 =0,7. 0,22.3,7.1,8.8,4.1,1 = 9,5 T. Vậy nội lực tính toán tại đỉnh móng là: N0tt = 499,28+7,26+5,8+9,5=522T. M0tt = 63,58 Tm. Q0tt = 18,87 T. 5.2/ Chọn cọc, chọn chiều cao đài cọc. Chọn cọc khoan nhồi có đường kính D = 600mm. Mũi cọc cắm vào lớp cát lẫn cuội sỏi là 1,5m. Chọn chiều cao đài cọc: hđ = 1,5m. Cao trình đáy đài: h = - (1,5 + 0,55) = -2,05m so với mặt đất. Chiều dài đoạn cọc cắm trong nền đất: H = (4,7 – 2,05) + 7,8 + 6,9 + 4,3 + 6,2 + 8,8 + 1,5 = 38,15m. Tiết diện cọc là Diện tích cốt thép: Chọn 15f22 có Fa = 57,015 cm2. Bố trí quanh chu vi cọc với khoảng cách là a = 140mm. Vật liệu làm cọc: - Bê tông mác 250 có: Rn = 110 kG/cm2. - Thép dọc AII có: Ra = Ra’ = 2800 kG/cm2. - Thép đai AI có: Ra = Ra’ = 2300 kG/cm2. 5.3/ Xác định sức chịu tải của cọc. a/ Theo vật liệu làm cọc: PV = j´( m1´m2´Rb´Fb + Ra´Fa ) Trong đó: + j : Hệ số uốn dọc. Khi móng cọc đài thấp, không xuyên qua bùn, than bùn thì ị j = 1. + m1 : Hệ số điều kiện làm việc. Cọc nhồi bê tông theo phương thẳng đứng m1 = 0,85. + m2 : Hệ số điều kiện làm việc kế đến ảnh hưởng của phương pháp thi công cọc. Thi công trong các loại đất dùng ống chèn, đổ bê tông dưới huyền phù sét ị m2 = 0,7. ị PV = 1´( 0,85´ 0,7´110´2826 + 2800´57,015) = 344604 (kG) = 344,604 (T). b/ Theo sức cản của đất nền (theo kết quả xuyên tiêu chuẩn SPT). Sử dụng công thức Nhật Bản: Trong đó: a = 15 đối với cọc khoan nhồi. N số SPT ở chân cọc = 59. F tiết diện ngang của cọc = 0,2826 m2. Ns số SPT của đất rời. Ls chiều dài của cọc cắm vào trong đất rời. Cu sức chống cắt không thoát nước. Lc chiều dài của cọc cắm vào trong đất dính. u là chu vi của cọc = 3,14´0,6 = 1,884m. PSPT = 201,7 (T) < PV = 344,604 (T). Vậy lấy PSPT = 201,7 (T) để đưa vào tính toán. 5.4/ Xác định số lượng cọc và bố trí cọc cho móng. áp lực tính toán giả định tác dụng lên đế đài do phản lực đầu cọc gây ra: Diện tích sơ bộ của đế đài: Trong đó: Ntt là lực dọc tính toán xác định cốt đỉnh đài = 522 T. gtb là trị trung bình của trọng lượng riêng đài cọc và đất trên đài gtb = (20 á 22) KN/m3 = (2 á 2,2) T/m3 h là độ sâu đặt đáy đài = 2,05m. n là hệ số độ tin cậy = 1,1. ị Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài: Ntt = 522 + 9,04´2,05´2´1,1 = 562,7 (T). ị Số lượng cọc sơ bộ: (cọc). ị Chọn 4 cọc. Bố trí cọc như hình vẽ: Diện tích đế đài thực tế: Fđ = 3,6.3,6 = 12,96 (m2). Trọng lượng tính toán của đài Nđtt = 12,96.2,05.2.1,1 = 58,45 (T). ị Lực dọc tính toán xác định tại cốt đế đài: Ntt = 522 + 58,45 = 581 (T). Mô men tính toán xác định tương ứng với trọng tâm diện tích tiết diện các cọc tại đế đài: Mtt = M0tt + Q0tt.h = 63,58 + 18,87.1,5 = 92 (Tm). Lực truyền xuống các cọc dãy biên: Ta tính thêm trọng lượng của cọc: Pcọc = 0,2826´38,15´1,5´1,1 = 17,78(T). Trọng lượng bản thân đất bị cọc choán chỗ. Pđ = 0,2628´1,1´(0,8576´2,65 + 0,851´7,8 + 0,8643´6,9 + 0,89´4,3 + 0,9375´6,2 +0,9988´8,8 + 1,0245´1,5) = 10,28 (T). Pttmax + Pcoc – Pđ = 164 + 17,78 – 10,28 = 171,15(T) < PSPT = 201,7 (T). Pttmin = 126 (T) > 0 ị không phải kiểm tra điều kiện chống nhổ. 5.5/ Kiểm tra nền móng cọc theo điều kiện biến dạng: Người ta quan niệm rằng nhờ ma sát giữa mặt xung quanh cọc và đất bao quanh, tải trọng của móng được truyền trên diện tích lớn hơn, xuất phát từ mép ngoài cọc đáy đài và nghiêng 1 góc ở đây jtb ta tính từ lớp sét pha còn độ dày 2,65 m (lớp thứ nhất). jIIi là trị tính toán thứ 2 của góc ma sát trong của lớp đất thứ i có chiều dầy hi. ị ị Chiều dài đáy khối quy ước: LM = L + 2 H´tg a. LM = 2,4 + 2´0,6/2 + 2´38,15´tg 6,220 = 11,39 (m). BM = LM = 11,39 (m). Chiều cao khối móng quy ước: Hm = 40,2 (m). Trọng lượng khối móng quy ước: + Kể từ đế đài trở lên: + Lớp sét pha dẻo mềm tính từ đế đài đến đáy lớp đất này: N2tc = 11,392.2,65.0,8567 = 294,36 (T). + Lớp sét dẻo mềm: N3tc = 11,392.7,8.0,851 = 860,63 (T). + Lớp sét pha dẻo mềm: N4tc = 11,392.6,9.0,864 = 773,34 (T). + Lớp cát pha dẻo: N5tc = 11,392.4,3.0,89 = 496,39 (T). + Lớp cát hạt nhỏ ở trạng thái chặt vừa: N6tc = 11,392.6,2.0,9375 = 753,74 (T). + Lớp cát hạt vừa ở trạng thái chặt vừa: N7tc = 11,392.8,8.0,9988 = 1139,86 (T). +Lớp cuội lẫn cát ở trạng thái chặt vừa: N8tc = 11,392.1,5.1,0245 =199,29 (T). + Trọng lượng cọc: Ncọc= 4.(0,2826.38,15 )1,5 = 64,68 (T). + Trọng lượng đất bị cọc chiếm chỗ: Nđất = 4.0,2826.(0,8576.2,65 + 0,851.7,8 + 0,8643.6,9 + 0,89.4,3 + 0,9375.6,2 +0,9988.8,8 + 1,0245.1,5) = 39,43 (T). Trọng lượng khối móng quy ước: Nqutc = N1tc+ N2tc+ N3tc+ N4tc+ N5tc+ N6tc+ N7tc+ N8tc+ Ncọc – Nđất = =532+294,36+860,63+773,34+496,39+753,74+1139,86+199,29+64,48-39,43 = 5074,66 (T). Trị tiêu chuẩn lực dọc đến đáy khối quy ước: Ntc= N0tc+ Nqutc =529 + 5074,66 = 5603,66 (T). Mô men tiêu chuẩn tương ứng tại trọng tâm đáy khối quy ước: Mtc = M0tc = 84 (Tm). Độ lệch tâm: e = áp lực tiêu chuẩn ở đáy khối quy ước: Cường độ tính toán của đất ở đáy khối quy ước: Trong đó: m1 là hệ số điều kiện làm việc của nền = 1,4 m2 là hệ số điều kiện làm việc của nhà có tác dụng qua lại với nền =1 ktc là hệ số tin cậy = 1 vì các chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo kết quả thí nghiệm tại hiện trường. CII = 0 j = 400 đ A = 2,46, B = 10,81, D = 11,71. gII = gđn = 1,0245 T/m3 Như vậy ta có thể tính toán độ lún của nền theo quan niệm biến dạng tuyến tính. Đất ở chân cọc có độ dày lớn, đáy của khối móng quy ước có diện tích bé nên ta sử dụng mô hình nền là nửa không gian biến dạng tuyến tính. Tính toán ứng xuất bản thân đáy khối quy ước: sbt = 2,65´0,8567 + 7,8´0,851 + 6,9´0,864 + 4,3´0,89 + 6,2´0,9375 + +8,8´0,9988 + 1,5´1,0245 = 34,84 (T/m2). ứng suất gây lún tại đáy khối quy ước: Chia đất nền dưới đáy khối quy ước thành các lớp có chiều dày như trong bảng. Bảng tính ứng xuất gây lún và ứng suất bản thân: Điểm Độ sâu z (m) l/b 2´z/b K0 sglzi=K0.8,36 (T/m2) sbtzi= (T/m2) 0 0 0 1 8,36 34.84 1 2.302 0.4 0.960 8,0256 37.20 2 4.604 1 0.8 0.8 6,688 39.56 3 6.906 1.2 0.606 5,066 41.92 4 9.208 1.6 0.449 3,75 44.27 5 11.51 2 0.336 2,8 46.63 Tại điểm 4: z = 9,208m. Vậy giới hạn nền lấy đến điểm 4 độ sâu z = 9,208 m kể từ đáy khối quy ước. Độ lún của nền: S = 0,022 m = 2,2cm < Sgh = 8cm. Thoả mãn điều kiện lún giới hạn. Về điều kiện lún tương đối giữa các móng, kiểm tra sau khi thiết kế các móng khác. 5.6/ Tính toán độ bền và cấu tạo đài cọc: Dùng BT mác 250,thép AII. Chiều cao đài h =1,5(m). Phần đài cọc cắm vào đài múng 0,3 (m). Chiều cao làm việc của đài cọc:1,5 - 0,3 = 1,2 (m). a-Kiểm tra điều kiện đâm thủng: Vẽ tháp đâm thủng ta thấy đáy tháp nằm trùm ra ngoài trục cọc nên đài cọc không bị đâm thủng. Đài cọc thoả mãn điều kiện đâm thủng. b-Tính toán thép cho đài cọc và thép đặt cho đài cọc: Mô men tại mặt ngàm I-I: MI-I = r.(P2+P4) = 2.r.Pmax = 2.0,8.164 =262,4Tm. Diện tích cốt thép: FaI-I = FaI-I = Chọn 28f20 Fa = 87,97 cm2. Khoảng cách trọng tâm các thanh thép: a=130mm. Chiều dài thanh 3,5(m). Mô men tại mặt ngàm II-II: MII-II = r´(P1+P2) = 0,8.(Pmax + Pmin) = 0,8.(164 +126) = 232 Tm. FaII-II = Chọn 25f20 Fa = 78,55cm2. Khoảng cách trọng tâm các thanh thép: a=150mm. Chiều dài thanh 3,5 m Hình vẽ cấu tạo móng M1. 6. Thiết kế móng M2 dưới cột 2 trục 2 khung K2. 6.1/ Theo kết quả tính toán của kết cấu thì nội lực tính toán dưới chân cột (đỉnh móng) là: N0tt = 550,68 T. M0tt = 68,06Tm. Q0tt = 18,49 T. Với lực dọc đưa vào tính toán móng ta phải cộng thêm trọng lượng cột tầng 1, trọng lượng dầm giằng móng, trọng lượng tường tầng 1. - Trọng lượng cột tầng 1 (600´800mm). N1 = 0,6.0,8.5,5.2,5.1,1 = 7260 (kG) = 7,26 T. - Trọng lượng dầm giằng móng (300´600mm). N2 = 0,3.0,6.2,5.1,1.(8,4+3,45+3) = 7,35 T. - Trọng lượng tường xây tầng 1(tường 220mm). N3 =0,7.1,1. 0,22.3,7.1,8.(8,4+3)= 12,86 T. Vậy nội lực tính toán tại đỉnh móng là: N0tt = 550,68+7,26+5,8+12,86=576,7T. M0tt = 68,06 Tm. Q0tt = 18,49 T. 6.2/ Chọn cọc, chọn chiều cao đài cọc. Chọn cọc khoan nhồi có đường kính D = 600mm. Mũi cọc cắm vào lớp cát lẫn cuội sỏi là 1,5m. Chọn chiều cao đài cọc: hđ = 1,5m. Cao trình đáy đài: h = - (1,5 + 0,55) = -2,05m so với mặt đất. Chiều dài đoạn cọc cắm trong nền đất: H = (4,7 – 2,05) + 7,8 + 6,9 + 4,3 + 6,2 + 8,8 + 1,5 = 38,15m. Tiết diện cọc là Diện tích cốt thép: Chọn 15f22 có Fa = 57,015 cm2. Bố trí quanh chu vi cọc với khoảng cách là a = 140mm. Vật liệu làm cọc: - Bê tông mác 250 có: Rn = 110 kG/cm2. - Thép dọc AII có: Ra = Ra’ = 2800 kG/cm2. - Thép đai AI có: Ra = Ra’ = 2300 kG/cm2. 6.3/ Xác định sức chịu tải của cọc. a/ Theo vật liệu làm cọc: PV = j´( m1´m2´Rb´Fb + Ra´Fa ) Trong đó: + j : Hệ số uốn dọc. Khi móng cọc đài thấp, không xuyên qua bùn, than bùn thì ị j = 1. + m1 : Hệ số điều kiện làm việc. Cọc nhồi bê tông theo phương thẳng đứng m1 = 0,85. + m2 : Hệ số điều kiện làm việc kế đến ảnh hưởng của phương pháp thi công cọc. Thi công trong các loại đất dùng ống chèn, đổ bê tông dưới huyền phù sét ị m2 = 0,7. ị PV = 1´( 0,85´ 0,7´110´2826 + 2800´57,015) = 344604 (kG) = 344,604(T). b/ Theo sức cản của đất nền (theo kết quả xuyên tiêu chuẩn SPT). Sử dụng công thức Nhật Bản: Trong đó: a = 15 đối với cọc khoan nhồi. N số SPT ở chân cọc = 59. F tiết diện ngang của cọc = 0,2826 m2. Ns số SPT của đất rời. Ls chiều dài của cọc cắm vào trong đất rời. Cu sức chống cắt không thoát nước. Lc chiều dài của cọc cắm vào trong đất dính. u là chu vi của cọc = 3,14´0,6 = 1,884m. PSPT = 201.7 (T) < PV = 344,604 (T). Vậy lấy PSPT = 201,7 (T) để đưa vào tính toán. 6.4/ Xác định số lượng cọc và bố trí cọc cho móng. áp lực tính toán giả định tác dụng lên đế đài do phản lực đầu cọc gây ra: Diện tích sơ bộ của đế đài: Trong đó: Ntt là lực dọc tính toán xác định cốt đỉnh đài = 576,7 T. gtb là trị trung bình của trọng lượng riêng đài cọc và đất trên đài gtb = (20 á 22) KN/m3 = (2 á 2,2) T/m3 h là độ sâu đặt đáy đài = 2,05m. n là hệ số độ tin cậy = 1,1. ị Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài: Ntt = 576,7 + 9,98´2,05´2´1,1 = 621,7 (T). ị Số lượng cọc sơ bộ: (cọc). ị Chọn 4 cọc. Bố trí cọc như hình vẽ: Diện tích đế đài thực tế: Fđ = 3,6.3,6 = 12,96 (m2). Trọng lượng tính toán của đài Nđtt = 12,96.2,05.2.1,1 = 58,45 (T). ị Lực dọc tính toán xác định tại cốt đế đài: Ntt = 576,7 + 58,45 = 635,15 (T). Mô men tính toán xác định tương ứng với trọng tâm diện tích tiết diện các cọc tại đế đài: Mtt = M0tt + Q0tt.h = 68,06 + 18,49.1,5 = 96 (Tm). Lực truyền xuống các cọc dãy biên: Ta tính thêm trọng lượng của cọc: Pcọc = 0,2826´38,15´1,5´1,1 = 17,78(T). Trọng lượng bản thân đất bị cọc choán chỗ. Pđ = 0,2628´1,1´(0,8576´2,65 + 0,851´7,8 + 0,8643´6,9 + 0,89´4,3 + 0,9375´6,2 +0,9988´8,8 + 1,0245´1,5) = 10,28 (T). Pttmax + Pcoc – Pđ = 179 + 17,78 – 10,28 = 186,5(T) < PSPT = 201,7 (T). Pttmin = 159 (T) > 0 ị không phải kiểm tra điều kiện chống nhổ. 6.5/ Kiểm tra nền móng cọc theo điều kiện biến dạng: Người ta quan niệm rằng nhờ ma sát giữa mặt xung quanh cọc và đất bao quanh, tải trọng của móng được truyền trên diện tích lớn hơn, xuất phát từ mép ngoài cọc đáy đài và nghiêng 1 góc ở đây jtb ta tính từ lớp sét pha còn độ dày 2,65 m (lớp thứ nhất). jIIi là trị tính toán thứ 2 của góc ma sát trong của lớp đất thứ i có chiều dầy hi. ị ị Chiều dài đáy khối quy ước: LM = L + 2 H´tg a. LM = 2,4 + 2´0,6/2 + 2´38,15´tg 6,220 = 11,39 (m). BM = LM = 11,39 (m). Chiều cao khối móng quy ước: Hm = 40,2 (m). Trọng lượng khối móng quy ước: + Kể từ đế đài trở lên: + Lớp sét pha dẻo mềm tính từ đế đài đến đáy lớp đất này: N2tc = 11,392.2,65.0,8567 = 294,36 (T). + Lớp sét dẻo mềm: N3tc = 11,392.7,8.0,851 = 860,63 (T). + Lớp sét pha dẻo mềm: N4tc = 11,392.6,9.0,864 = 773,34 (T). + Lớp cát pha dẻo: N5tc = 11,392.4,3.0,89 = 496,39 (T). + Lớp cát hạt nhỏ ở trạng thái chặt vừa: N6tc = 11,392.6,2.0,9375 = 753,74 (T). + Lớp cát hạt vừa ở trạng thái chặt vừa: N7tc = 11,392.8,8.0,9988 = 1139,86 (T). +Lớp cuội lẫn cát ở trạng thái chặt vừa: N8tc = 11,392.1,5.1,0245 =199,29 (T). + Trọng lượng cọc: Ncọc= 4.(0,2826.38,15 )1,5 = 64,68 (T). + Trọng lượng đất bị cọc chiếm chỗ: Nđất = 4.0,2826.(0,8576.2,65 + 0,851.7,8 + 0,8643.6,9 + 0,89.4,3 + 0,9375.6,2 +0,9988.8,8 + 1,0245.1,5) = 39,43 (T). Trọng lượng khối móng quy ước: Nqutc = N1tc+ N2tc+ N3tc+ N4tc+ N5tc+ N6tc+ N7tc+ N8tc+ Ncọc – Nđất = =532+294,36+860,63+773,34+496,39+753,74+1139,86+199,29+64,48-39,43 = 5074,66 (T). Trị tiêu chuẩn lực dọc đến đáy khối quy ước: Ntc= N0tc+ Nqutc =577 + 5074,34 = 5651,34 (T). Mô men tiêu chuẩn tương ứng tại trọng tâm đáy khối quy ước: Mtc = M0tc = 87 (Tm). Độ lệch tâm: e = áp lực tiêu chuẩn ở đáy khối quy ước: Cường độ tính toán của đất ở đáy khối quy ước: Trong đó: m1 là hệ số điều kiện làm việc của nền = 1,4 m2 là hệ số điều kiện làm việc của nhà có tác dụng qua lại với nền =1 ktc là hệ số tin cậy = 1 vì các chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo kết quả thí nghiệm tại hiện trường. CII = 0 j = 400 đ A = 2,46, B = 10,81, D = 11,71. gII = gđn = 1,0245 T/m3 Như vậy ta có thể tính toán độ lún của nền theo quan niệm biến dạng tuyến tính. Đất ở chân cọc có độ dày lớn, đáy của khối móng quy ước có diện tích bé nên ta sử dụng mô hình nền là nửa không gian biến dạng tuyến tính. Tính toán ứng xuất bản thân đáy khối quy ước: sbt = 2,65´0,8567 + 7,8´0,851 + 6,9´0,864 + 4,3´0,89 + 6,2´0,9375 + +8,8´0,9988 + 1,5´1,0245 = 34,84 (T/m2). ứng suất gây lún tại đáy khối quy ước: Chia đất nền dưới đáy khối quy ước thành các lớp có chiều dày như trong bảng. Bảng tính ứng xuất gây lún và ứng suất bản thân: Điểm Độ sâu z (m) l/b 2´z/b K0 sglzi=K0.8,66 (T/m2) sbtzi= (T/m2) 0 0 0 1 8,66 34.84 1 2.302 0.4 0.960 8,31 37.20 2 4.604 1 0.8 0.8 6,9 39.56 3 6.906 1.2 0.606 5,24 41.92 4 9.208 1.6 0.449 3,8 44.27 5 11.51 2 0.336 2,9 46.63 Tại điểm 4: z = 9,208m. Vậy giới hạn nền lấy đến điểm 4 độ sâu z = 9,208 m kể từ đáy khối quy ước. Độ lún của nền: S = 0,023 m = 2,3cm < Sgh = 8cm. Thoả mãn điều kiện lún giới hạn. Về điều kiện lún tương đối giữa các móng, kiểm tra sau khi thiết kế các móng khác. 6.6/ Tính toán độ bền và cấu tạo đài cọc: Dùng BT mác 250,thép AII. Chiều cao đài h =1,5(m). Phần đài cọc cắm vào đài múng 0,3 (m). Chiều cao làm việc của đài cọc:1,5 - 0,3 = 1,2 (m). a-Kiểm tra điều kiện đâm thủng: Vẽ tháp đâm thủng ta thấy đáy tháp nằm trùm ra ngoài trục cọc nên đài cọc không bị đâm thủng. Đài cọc thoả mãn điều kiện đâm thủng. b-Tính toán thép cho đài cọc và thép đặt cho đài cọc: Mô men tại mặt ngàm I-I: MI-I = r.(P2+P4) = 2.r.Pmax = 2.0,8.179 =286,4Tm. Diện tích cốt thép: FaI-I = FaI-I = Chọn 31f20 Fa = 97,402 cm2. Khoảng cách trọng tâm các thanh thép: a=120mm. Chiều dài thanh 3,5(m). Mô men tại mặt ngàm II-II: MII-II = r´(P1+P2) = 0,8.(Pmax + Pmin) = 0,8.(179+159) = 270,4 Tm. FaII-II = Chọn 29f20 Fa = 91,118cm2. Khoảng cách trọng tâm các thanh thép: a=125mm. Chiều dài thanh 3,5 m Hình vẽ cấu tạo móng M1. 7. Thiết kế móng M3 dưới cột3 trục 2 khung K2. 7.1/ Theo kết quả tính toán của kết cấu thì nội lực tính toán dưới chân cột (đỉnh móng) là: N0tt = 474,89 T. M0tt = 68,81Tm. Q0tt = 19,08 T. Với lực dọc đưa vào tính toán móng ta phải cộng thêm trọng lượng cột tầng 1, trọng lượng dầm giằng móng, trọng lượng tường tầng 1. - Trọng lượng cột tầng 1 (600´800mm). N1 = 0,6.0,8.5,5.2,5.1,1 = 7260 (kG) = 7,26 T. - Trọng lượng dầm giằng móng (300´600mm). N2 = 0,3.0,6.2,5.1,1.(8,4+2,7+3) = 6,97 T. - Trọng lượng tường xây tầng 1(tường 220mm). N3 =0,7.1,1. 0,22.3,7.1,8.(2,7+3)= 6,4 T. Vậy nội lực tính toán tại đỉnh móng là: N0tt = 474,89+7,26+6,97+6,4=496T. M0tt = 68,81 Tm. Q0tt = 19,08 T. 7.2/ Chọn cọc, chọn chiều cao đài cọc. Chọn cọc khoan nhồi có đường kính D = 600mm. Mũi cọc cắm vào lớp cát lẫn cuội sỏi là 1,5m. Chọn chiều cao đài cọc: hđ = 1,5m. Cao trình đáy đài: h = - (1,5 + 0,55) = -2,05m so với mặt đất. Chiều dài đoạn cọc cắm trong nền đất: H = (4,7 – 2,05) + 7,8 + 6,9 + 4,3 + 6,2 + 8,8 + 1,5 = 38,15m. Tiết diện cọc là Diện tích cốt thép: Chọn 15f22 có Fa = 57,015 cm2. Bố trí quanh chu vi cọc với khoảng cách là a = 140mm. Vật liệu làm cọc: - Bê tông mác 250 có: Rn = 110 kG/cm2. - Thép dọc AII có: Ra = Ra’ = 2800 kG/cm2. - Thép đai AI có: Ra = Ra’ = 2300 kG/cm2. 7.3/ Xác định sức chịu tải của cọc. a/ Theo vật liệu làm cọc: PV = j´( m1´m2´Rb´Fb + Ra´Fa ) Trong đó: + j : Hệ số uốn dọc. Khi móng cọc đài thấp, không xuyên qua bùn, than bùn thì ị j = 1. + m1 : Hệ số điều kiện làm việc. Cọc nhồi bê tông theo phương thẳng đứng m1 = 0,85. + m2 : Hệ số điều kiện làm việc kế đến ảnh hưởng của phương pháp thi công cọc. Thi công trong các loại đất dùng ống chèn, đổ bê tông dưới huyền phù sét ị m2 = 0,7. ị PV = 1´( 0,85´ 0,7´110´2826 + 2800´57,015) = 344604 (kG) = 344,604 (T). b/ Theo sức cản của đất nền (theo kết quả xuyên tiêu chuẩn SPT). Sử dụng công thức Nhật Bản: Trong đó: a = 15 đối với cọc khoan nhồi. N số SPT ở chân cọc = 59. F tiết diện ngang của cọc = 0,2826 m2. Ns số SPT của đất rời. Ls chiều dài của cọc cắm vào trong đất rời. Cu sức chống cắt không thoát nước. Lc chiều dài của cọc cắm vào trong đất dính. u là chu vi của cọc = 3,14´0,6 = 1,884m. PSPT = 201,7 (T) < PV = 344,604 (T). Vậy lấy PSPT = 201,7 (T) để đưa vào tính toán. 7.4/ Xác định số lượng cọc và bố trí cọc cho móng. áp lực tính toán giả định tác dụng lên đế đài do phản lực đầu cọc gây ra: Diện tích sơ bộ của đế đài: Trong đó: Ntt là lực dọc tính toán xác định cốt đỉnh đài = 496 T. gtb là trị trung bình của trọng lượng riêng đài cọc và đất trên đài gtb = (20 á 22) KN/m3 = (2 á 2,2) T/m3 h là độ sâu đặt đáy đài = 2,05m. n là hệ số độ tin cậy = 1,1. ị Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài: Ntt = 496 + 8,59´2,05´2´1,1 = 534,7 (T). ị Số lượng cọc sơ bộ: (cọc). ị Chọn 4 cọc. Bố trí cọc như hình vẽ: Diện tích đế đài thực tế: Fđ = 3,6.3,6 = 12,96 (m2). Trọng lượng tính toán của đài Nđtt = 12,96.2,05.2.1,1 = 58,45 (T). ị Lực dọc tính toán xác định tại cốt đế đài: Ntt = 496 + 58,45 = 554,45 (T). Mô men tính toán xác định tương ứng với trọng tâm diện tích tiết diện các cọc tại đế đài: Mtt = M0tt + Q0tt.h = 68,81 + 19,08.1,5 = 97,43 (Tm). Lực truyền xuống các cọc dãy biên: Ta tính thêm trọng lượng của cọc: Pcọc = 0,2826´38,15´1,5´1,1 = 17,78(T). Trọng lượng bản thân đất bị cọc choán chỗ. Pđ = 0,2628´1,1´(0,8576´2,65 + 0,851´7,8 + 0,8643´6,9 + 0,89´4,3 + 0,9375´6,2 +0,9988´8,8 + 1,0245´1,5) = 10,28 (T). Pttmax + Pcoc – Pđ = 159 + 17,78 – 10,28 = 166,5(T) < PSPT = 201,7 (T). Pttmin = 118 (T) > 0 ị không phải kiểm tra điều kiện chống nhổ. 7.5/ Kiểm tra nền móng cọc theo điều kiện biến dạng: Người ta quan niệm rằng nhờ ma sát giữa mặt xung quanh cọc và đất bao quanh, tải trọng của móng được truyền trên diện tích lớn hơn, xuất phát từ mép ngoài cọc đáy đài và nghiêng 1 góc ở đây jtb ta tính từ lớp sét pha còn độ dày 2,65 m (lớp thứ nhất). jIIi là trị tính toán thứ 2 của góc ma sát trong của lớp đất thứ i có chiều dầy hi. ị ị Chiều dài đáy khối quy ước: LM = L + 2 H´tg a. LM = 2,4 + 2´0,6/2 + 2´38,15´tg 6,220 = 11,39 (m). BM = LM = 11,39 (m). Chiều cao khối móng quy ước: Hm = 40,2 (m). Trọng lượng khối móng quy ước: + Kể từ đế đài trở lên: + Lớp sét pha dẻo mềm tính từ đế đài đến đáy lớp đất này: N2tc = 11,392.2,65.0,8567 = 294,36 (T). + Lớp sét dẻo mềm: N3tc = 11,392.7,8.0,851 = 860,63 (T). + Lớp sét pha dẻo mềm: N4tc = 11,392.6,9.0,864 = 773,34 (T). + Lớp cát pha dẻo: N5tc = 11,392.4,3.0,89 = 496,39 (T). + Lớp cát hạt nhỏ ở trạng thái chặt vừa: N6tc = 11,392.6,2.0,9375 = 753,74 (T). + Lớp cát hạt vừa ở trạng thái chặt vừa: N7tc = 11,392.8,8.0,9988 = 1139,86 (T). +Lớp cuội lẫn cát ở trạng thái chặt vừa: N8tc = 11,392.1,5.1,0245 =199,29 (T). + Trọng lượng cọc: Ncọc= 4.(0,2826.38,15 )1,5 = 64,68 (T). + Trọng lượng đất bị cọc chiếm chỗ: Nđất = 4.0,2826.(0,8576.2,65 + 0,851.7,8 + 0,8643.6,9 + 0,89.4,3 + 0,9375.6,2 +0,9988.8,8 + 1,0245.1,5) = 39,43 (T). Trọng lượng khối móng quy ước: Nqutc = N1tc+ N2tc+ N3tc+ N4tc+ N5tc+ N6tc+ N7tc+ N8tc+ Ncọc – Nđất = =532+294,36+860,63+773,34+496,39+753,74+1139,86+199,29+64,48-39,43 = 5074,66 (T). Trị tiêu chuẩn lực dọc đến đáy khối quy ước: Ntc= N0tc+ Nqutc =504 + 5074,66 = 5578,66 (T). Mô men tiêu chuẩn tương ứng tại trọng tâm đáy khối quy ước: Mtc = M0tc = 89 (Tm). Độ lệch tâm: e = áp lực tiêu chuẩn ở đáy khối quy ước: Cường độ tính toán của đất ở đáy khối quy ước: Trong đó: m1 là hệ số điều kiện làm việc của nền = 1,4 m2 là hệ số điều kiện làm việc của nhà có tác dụng qua lại với nền =1 ktc là hệ số tin cậy = 1 vì các chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo kết quả thí nghiệm tại hiện trường. CII = 0 j = 400 đ A = 2,46, B = 10,81, D = 11,71. gII = gđn = 1,0245 T/m3 Như vậy ta có thể tính toán độ lún của nền theo quan niệm biến dạng tuyến tính. Đất ở chân cọc có độ dày lớn, đáy của khối móng quy ước có diện tích bé nên ta sử dụng mô hình nền là nửa không gian biến dạng tuyến tính. Tính toán ứng xuất bản thân đáy khối quy ước: sbt = 2,65´0,8567 + 7,8´0,851 + 6,9´0,864 + 4,3´0,89 + 6,2´0,9375 + +8,8´0,9988 + 1,5´1,0245 = 34,84 (T/m2). ứng suất gây lún tại đáy khối quy ước: Chia đất nền dưới đáy khối quy ước thành các lớp có chiều dày như trong bảng. Bảng tính ứng xuất gây lún và ứng suất bản thân: Điểm Độ sâu z (m) l/b 2´z/b K0 sglzi=K0.7,94 (T/m2) sbtzi= (T/m2) 0 0 0 1 7,94 34.84 1 2.302 0.4 0.960 7,623 37.20 2 4.604 1 0.8 0.8 6,358 39.56 3 6.906 1.2 0.606 4,81 41.92 4 9.208 1.6 0.449 3,56 44.27 5 11.51 2 0.336 2,67 46.63 Tại điểm 4: z = 9,208m. Vậy giới hạn nền lấy đến điểm 4 độ sâu z = 9,208 m kể từ đáy khối quy ước. Độ lún của nền: S = 0,022 m = 2,2cm < Sgh = 8cm. Thoả mãn điều kiện lún giới hạn. 7.6/ Tính toán độ bền và cấu tạo đài cọc: Dùng BT mác 250,thép AII. Chiều cao đài h =1,5(m). Phần đài cọc cắm vào đài múng 0,3 (m). Chiều cao làm việc của đài cọc:1,5 - 0,3 = 1,2 (m). a-Kiểm tra điều kiện đâm thủng: Vẽ tháp đâm thủng ta thấy đáy tháp nằm trùm ra ngoài trục cọc nên đài cọc không bị đâm thủng. Đài cọc thoả mãn điều kiện đâm thủng. b-Tính toán thép cho đài cọc và thép đặt cho đài cọc: Mô men tại mặt ngàm I-I: MI-I = r.(P2+P4) = 2.r.Pmax = 2.0,8.159 =254,4Tm. Diện tích cốt thép: FaI-I = FaI-I = Chọn 29f20 Fa = 91,11 cm2. Khoảng cách trọng tâm các thanh thép: a=125mm. Chiều dài thanh 3,5(m). Mô men tại mặt ngàm II-II: MII-II = r´(P1+P2) = 0,8.(Pmax + Pmin) = 0,8.(159+118) = 221,16 Tm. FaII-II = Chọn 26f20 Fa = 81,64cm2. Khoảng cách trọng tâm các thanh thép: a=140mm. Chiều dài thanh 3,5 m Hình vẽ cấu tạo móng M1. 8. Thiết kế móng M4 dưới cột 4 trục 2 khung K2. 8.1/ Theo kết quả tính toán của kết cấu thì nội lực tính toán dưới chân cột (đỉnh móng) là: N0tt = 393,2 T. M0tt = 68,53Tm. Q0tt = 19,82 T. Với lực dọc đưa vào tính toán móng ta phải cộng thêm trọng lượng cột tầng 1, trọng lượng dầm giằng móng, trọng lượng tường tầng 1. - Trọng lượng cột tầng 1 (600´800mm). N1 = 0,6.0,8.5,5.2,5.1,1 = 7260 (kG) = 7,26 T. - Trọng lượng dầm giằng móng (300´600mm). N2 = 0,3.0,6.2,5.1,1.(8,4+2,7) = 5,49T. - Trọng lượng tường xây tầng 1(tường 220mm). N3 =0,7.1,1. 0,22.3,7.1,8.(8,4+2,7)= 12,52 T. Vậy nội lực tính toán tại đỉnh móng là: N0tt = 393,2+7,26+5,49+12,52=418,5T. M0tt = 68,53 Tm. Q0tt = 19,82 T. 8.2/ Chọn cọc, chọn chiều cao đài cọc. Chọn cọc khoan nhồi có đường kính D = 600mm. Mũi cọc cắm vào lớp cát lẫn cuội sỏi là 1,5m. Chọn chiều cao đài cọc: hđ = 1,5m. Cao trình đáy đài: h = - (1,5 + 0,55) = -2,05m so với mặt đất. Chiều dài đoạn cọc cắm trong nền đất: H = (4,7 – 2,05) + 7,8 + 6,9 + 4,3 + 6,2 + 8,8 + 1,5 = 38,15m. Tiết diện cọc là Diện tích cốt thép: Chọn 15f22 có Fa = 57,015 cm2. Bố trí quanh chu vi cọc với khoảng cách là a = 140mm. Vật liệu làm cọc: - Bê tông mác 250 có: Rn = 110 kG/cm2. - Thép dọc AII có: Ra = Ra’ = 2800 kG/cm2. - Thép đai AI có: Ra = Ra’ = 2300 kG/cm2. 8.3/ Xác định sức chịu tải của cọc. a/ Theo vật liệu làm cọc: PV = j´( m1´m2´Rb´Fb + Ra´Fa ) Trong đó: + j : Hệ số uốn dọc. Khi móng cọc đài thấp, không xuyên qua bùn, than bùn thì ị j = 1. + m1 : Hệ số điều kiện làm việc. Cọc nhồi bê tông theo phương thẳng đứng m1 = 0,85. + m2 : Hệ số điều kiện làm việc kế đến ảnh hưởng của phương pháp thi công cọc. Thi công trong các loại đất dùng ống chèn, đổ bê tông dưới huyền phù sét ị m2 = 0,7. ị PV = 1´( 0,85´ 0,7´110´2826 + 2800´57,015) = 344604 (kG) = 344,604 (T). b/ Theo sức cản của đất nền (theo kết quả xuyên tiêu chuẩn SPT). Sử dụng công thức Nhật Bản: Trong đó: a = 15 đối với cọc khoan nhồi. N số SPT ở chân cọc = 59. F tiết diện ngang của cọc = 0,2826 m2. Ns số SPT của đất rời. Ls chiều dài của cọc cắm vào trong đất rời. Cu sức chống cắt không thoát nước. Lc chiều dài của cọc cắm vào trong đất dính. u là chu vi của cọc = 3,14´0,6 = 1,884m. PSPT = 201,7 (T) < PV = 344,604 (T). Vậy lấy PSPT = 201,7 (T) để đưa vào tính toán. 8.4/ Xác định số lượng cọc và bố trí cọc cho móng. áp lực tính toán giả định tác dụng lên đế đài do phản lực đầu cọc gây ra: Diện tích sơ bộ của đế đài: Trong đó: Ntt là lực dọc tính toán xác định cốt đỉnh đài = 418,5 T. gtb là trị trung bình của trọng lượng riêng đài cọc và đất trên đài gtb = (20 á 22) KN/m3 = (2 á 2,2) T/m3 h là độ sâu đặt đáy đài = 2,05m. n là hệ số độ tin cậy = 1,1. ị Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài: Ntt = 418,5 + 7,27´2,05´2´1,1 = 451,28 (T). ị Số lượng cọc sơ bộ: (cọc). ị Chọn 4 cọc. Bố trí cọc như hình vẽ: Diện tích đế đài thực tế: Fđ = 3,6.3,6 = 12,96 (m2). Trọng lượng tính toán của đài Nđtt = 12,96.2,05.2.1,1 = 58,45 (T). ị Lực dọc tính toán xác định tại cốt đế đài: Ntt = 418,5 + 58,45 = 476,95 (T). Mô men tính toán xác định tương ứng với trọng tâm diện tích tiết diện các cọc tại đế đài: Mtt = M0tt + Q0tt.h = 68,53 + 19,82.1,5 = 98,26 (Tm). Lực truyền xuống các cọc dãy biên: Ta tính thêm trọng lượng của cọc: Pcọc = 0,2826´38,15´1,5´1,1 = 17,78(T). Trọng lượng bản thân đất bị cọc choán chỗ. Pđ = 0,2628´1,1´(0,8576´2,65 + 0,851´7,8 + 0,8643´6,9 + 0,89´4,3 + 0,9375´6,2 +0,9988´8,8 + 1,0245´1,5) = 10,28 (T). Pttmax + Pcoc – Pđ = 139,7 + 17,78 – 10,28 = 147,3(T) < PSPT = 201,7 (T). Pttmin = 98,97 (T) > 0 ị không phải kiểm tra điều kiện chống nhổ. 8.5/ Kiểm tra nền móng cọc theo điều kiện biến dạng: Người ta quan niệm rằng nhờ ma sát giữa mặt xung quanh cọc và đất bao quanh, tải trọng của móng được truyền trên diện tích lớn hơn, xuất phát từ mép ngoài cọc đáy đài và nghiêng 1 góc ở đây jtb ta tính từ lớp sét pha còn độ dày 2,65 m (lớp thứ nhất). jIIi là trị tính toán thứ 2 của góc ma sát trong của lớp đất thứ i có chiều dầy hi. ị ị Chiều dài đáy khối quy ước: LM = L + 2 H´tg ._.