Tài liệu Thiết kế trung tâm giám định hàng hóa tp. hcm

ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP KSXD KHOÙA 2005 GIANG GVHD :ThS .NGUYỄN VĂN ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH ---------- PHẦN NỀN MÓNG ( 50%) ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ TRUNG TÂM GIÁM ĐỊNH HÀNG HÓA TP. HCM GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : Th.S NGUYỄN VĂN GIANG SINH VIÊN THỰC HIỆN : TRIỆU HOÀNG PHƯƠNG LỚP : 05XD21 SVTH: TRIEÄU HOAØNG PHÖÔNG 125 ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP KSXD KHOÙA 2005 GIANG GVHD :ThS .NGUYỄN VĂN CHƯƠNG 1. SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT VÀ PHƯƠNG ÁN MÓNG 5500 1 5500 2 5500 3 4 6500 E 6500 D 6500 C 6500 B A Hình 1.1 - Mặt bằng móng SVTH: TRIEÄU HOAØNG PHÖÔNG 126 ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP KSXD KHOÙA 2005 GIANG Ñoä saâ u (m) +0.000 MNN -3.000 Teâ n lôù p Lôù p1 chieà u H daø y K (m) 1 5.700 GVHD :ThS .NGUYỄN VĂN Maë t caê t ñòa chaá t H K 2 LÔÙ P 1: SEÙ T PHA CAÙ T TRAÏNG THAÙ I DEÛ O CÖÙ NG DUNG TROÏN G TÖÏ NHIEÂ N : 2150daN/m³ DUNG TROÏN G ÑAÅ Y NOÅ I : 1150daN/m³ ÑOÄSEÄ T B: 0.28 GOÙ C MA SAÙ T : 24 (ñoä ) LÖÏC DÍNH : 1200daN/m² -5.700 Lôù p2 4.800 LÔÙ P 2: SEÙ T PHA CAÙ T TRAÏN G THAÙ I DEÛ O MEÀ M DUNG TROÏNG TÖÏ NHIEÂ N: 1850daN/m³ DUNG TROÏNG ÑAÅ Y NOÅ I : 884daN/m³ ÑOÄSEÄ T B: 0.657 GOÙ C MA SAÙ T : 16 (ñoä ) LÖÏC DÍNH : 1000daN/m² -10.500 Lôù p3 8.000 LÔÙ P 3: CAÙ T PHA TRAÏN G THAÙ I DEÛ O DUNG TROÏN G TÖÏ NHIEÂ N : 1920daN/m³ DUNG TROÏN G ÑAÅ Y NOÅ I : 996daN/m³ ÑOÄSEÄ T B: 0.333 GOÙ C MA SAÙ T : 18 (ñoä ) LÖÏC DÍNH : 2500daN/m² -18.500 Lôù p4 10.400 LÔÙ P 4: CAÙ T CH ?T TRAÏN G THAÙ I CHAÜ T VÖØ A DUNG TROÏN G TÖÏ NHIEÂ N : 1900daN/m³ DUNG TROÏN G ÑAÅ Y NOÅ I : 939daN/m³ GOÙ C MA SAÙ T : 28 (ñoä ) LÖÏC DÍNH : 0 daN/m² -28.900 Lôù p5 8.600 LÔÙ P 5: CAÙ T V ? A VAØHAÏT TRUNG CHAË T DUNG TROÏN G TÖÏ NHIEÂ N : 1920daN/m³ DUNG TROÏN G ÑAÅ Y NOÅ I : 1013daN/m³ GOÙ C MA SAÙ T : 33 (ñoä ) LÖÏC DÍNH : 100daN/m² -37.500 Lôù p6 21.500 LÔÙ P 6: CAÙ T THOÂLAÃ N CUOÄ I SOÛ I CHAË T DUNG TROÏN G TÖÏ NHIEÂ N : 2010daN/m³ DUNG TROÏN G ÑAÅ Y NOÅ I : 10764daN/m³ GOÙ C MA SAÙ T : 35 (ñoä ) LÖÏC DÍNH : 200daN/m² Hình 1.2 - Mặt cắt địa chất SVTH: TRIEÄU HOAØNG PHÖÔNG 127 ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP KSXD KHOÙA 2005 GIANG GVHD :ThS .NGUYỄN VĂN 1.1. Kết quả số liệu địa chất Căn cứ kết quả khoan khảo sát tại các hố khoan, địa tầng tại vị trí xây dựng công trình bao gồm các lớp như sau: 1. Lớp 1: Sét pha dẻo cứng, bề dày 5.7m. Lớp 1 là sét pha dẻo cứng có khả năng chịu tải lớn, tính năng xây dựng tốt; tuy nhiên, với công trình cao tầng thì chiều dày lớp đất khá mỏng không thích hợp làm nền móng. Các chỉ tiêu cơ lý: - Độ ẩm tự nhiên W : 33.25% - Dung trọng tự nhiên  w : 2.6 G/cm³ - Dung trọng khô  k : 2.15 G/cm³ - Dung trọng đẩy nổi  dn : 1.15 G/cm³ - Khối lượng riêng  : 2.62 G/cm³ - Độ bão hòa G : 90.37% Giới hạn chảyWL : 24% - Giới hạn dẻo WP : 11.5% - Độ sệt B : 0.28 - Mô đun đàn hồi : 220 kG/cm² - Lực kết dính c : 0.12 kG/cm² - Góc nội ma sát  : 24 - Kết quả thí nghiệm SPT : 20 búa/30cm 2. Lớp 2: Sét pha, bề dày 4.8m. Lớp 2 là sét pha dẻo mềm có khả năng chịu tải yếu, tính năng xây dựng yếu, biến dạng lún lớn. Do đó không thể làm nền cho công trình được. Các chỉ tiêu cơ lý: - - Độ ẩm tự nhiên W Dung trọng tự nhiên  w Dung trọng khô  k Dung trọng đẩy nổi  dn Khối lượng riêng  Độ bão hòa G Giới hạn chảyWL Giới hạn dẻo WP Độ sệt B Mô đun đàn hồi Lực kết dính c SVTH: TRIEÄU HOAØNG PHÖÔNG : 28.12% : 2.68 G/cm³ : 1.85 G/cm³ : 0.884 G/cm³ : 2.64 G/cm³ : 87.45% : 36% : 22% : 0.657 :100 kG/cm² : 0.10 kG/cm² 128 ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP KSXD KHOÙA 2005 GIANG - Góc nội ma sát  Kết quả thí nghiệm SPT GVHD :ThS .NGUYỄN VĂN : 16 : 10 búa/30cm 3. Lớp 3: Cát pha, bề dày 8m. Lớp 3 là cát pha dẻo có khả năng chịu tải trung bình, tính năng xây dựng trung bình, biến dạng lún trung bình, chiều dày lớp đất khá lớn (8m). Các chỉ tiêu cơ lý: - - Độ ẩm tự nhiên W Dung trọng tự nhiên  w Dung trọng khô  k Dung trọng đẩy nổi  dn Khối lượng riêng  Độ bão hòa G Giới hạn chảyWL Giới hạn dẻo WP Độ sệt B Mô đun đàn hồi Lực kết dính c Góc nội ma sát  Kết quả thí nghiệm SPT : 24.89% : 2.65 G/cm³ : 1.92 G/cm³ : 0.996 G/cm³ : 2.61 G/cm³ : 91.25% : 24% : 18% : 0.333 : 100 kG/cm² : 0.25 kG/cm² : 18 : 17 búa/30cm 4. Lớp 4: Cát chặt, bề dày 10.4m. Lớp 4 là lớp cát chặt có khả năng chịu tải tốt, tính năng xây dựng tốt, biến dạng lún trung bình, chiều dày lớn (10,4m). Các chỉ tiêu cơ lý: - Độ ẩm tự nhiên W : 19.52% - Dung trọng tự nhiên  w : 2.65 G/cm³ - Dung trọng khô  k : 1.9 G/cm³ - Dung trọng đẩy nổi  dn : 0.939 G/cm³ - Khối lượng riêng  : 2.66 G/cm³ - Độ bão hòa G : 86.21% Giới hạn chảyWL : -% - Giới hạn dẻo WP : -% - Độ sệt B :0 - Mô đun đàn hồi :140 kG/cm² - Lực kết dính c : 0.1 kG/cm² - Góc nội ma sát  : 28 - Kết quả thí nghiệm SPT : 32 búa/30cm 5. Lớp 5: Cát hạt nhỏ và trung, bề dày 8,6m. SVTH: TRIEÄU HOAØNG PHÖÔNG 129 ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP KSXD KHOÙA 2005 GIANG GVHD :ThS .NGUYỄN VĂN Lớp 5 là lớp cát vừa và hạt trung chặt vừa có khả năng chịu tải khá lớn, tính năng xây dựng tốt, biến dạng lún nhỏ, chiều dày khá lớn (8,6m). Các chỉ tiêu cơ lý: - Độ ẩm tự nhiên W : 16.91% - Dung trọng tự nhiên  w : 2.65 G/cm³ - Dung trọng khô  k : 1.92 G/cm³ - Dung trọng đẩy nổi  dn : 1.013 G/cm³ - Khối lượng riêng  : 2.66 G/cm³ - Độ bão hòa G : 85.32% Giới hạn chảyWL : -% - Giới hạn dẻo WP : -% - Độ sệt B :0 - Mô đun đàn hồi : 310 kG/cm² - Lực kết dính c : 0.1 kG/cm² - Góc nội ma sát  : 33 - Kết quả thí nghiệm SPT : 47 búa/30cm 6. Lớp 6: Cát thô lẫn cuội sỏi, bề dày 21.5m. Lớp 6 là lớp cát thô lẫn cuội sỏi chặt, có khả năng chịu tải lớn, tính năng xây dựng tốt, biến dạng lún nhỏ, chiều dày lớp đất lớn (21,5m) và chưa kết thúc trong phạm vi lỗ khoan 60m. Do đó đáng tin cậy làm nền cho các công trình cao tầng. Các chỉ tiêu cơ lý: Độ ẩm tự nhiên W : 13.59% Dung trọng tự nhiên  w : 2.64 G/cm³ Dung trọng khô  k : 2.01 G/cm³ Dung trọng đẩy nổi  dn : 1.076 G/cm³ Khối lượng riêng  : 2.67 G/cm³ Độ bão hòa G : 89.56% Giới hạn chảyWL : -% - Giới hạn dẻo WP : -% - Độ sệt B :0 - Mô đun đàn hồi : 400 kG/cm² - Lực kết dính c : 0.2 kG/cm² - Góc nội ma sát  : 35 - Kết quả thí nghiệm SPT : 65 búa/30cm 1.2. Lựa chọn giải pháp nền móng - Thiết kế nhà cao tầng, không chỉ việc lựa chọn kết cấu chịu lực chính bên trên, là quan trọng, mà các giải pháp về nền móng bên dưới cũng được quan tâm không kém. Sự lựa chọn loại móng có ý nghĩa quyết định đối với toàn bộ công trình - SVTH: TRIEÄU HOAØNG PHÖÔNG 130 ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP KSXD KHOÙA 2005 GIANG GVHD :ThS .NGUYỄN VĂN và phải xét đến nhiều nhân tố như: điều kiện địa chất nền, tính khả thi về mặt kỹ thuật, về mặt an toàn, về tốc độ thi công nhanh, về môi trường, kinh tế và xã hội… - Do đặc điểm nhà cao tầng là cao, do đó tải trọng lớn và tập trung, mặt khác trọng tâm công trình cách mặt đất tự nhiên khá lớn nên rất nhạy cảm đối với nghiêng lệch, khi chịu tải trọng ngang sẽ tạo ra moment gây lật công trình cực lớn. Vì vậy chọn giải pháp móng sâu, cụ thể là móng cọc cho nhà cao tầng là rất hợp lý. Ở đây có ba phương án móng sâu, cụ thể là phương án móng sâu phù hợp với các công trình cao tầng: móng cọc ép, móng cọc barrette và móng cọc khoan nhồi. 1.2.1. Móng cọc ép - Cọc có giá thành rẻ, dễ kiểm tra chất lượng của từng đoạn cọc được thử dưới lực ép. Xác định được sức chịu tải của cọc ép qua lực ép cuối cùng . - Nhược điểm của cọc ép kích thước và sức chịu tải của cọc bị hạn chế do tiết diện cọc, chiều dài cọc không có khả năng mở rộng và phát triển tới độ sâu cần thiết kế vì thế mà cần phải nối các đoạn cọc với nhau sẽ làm giảm sức chịu tải của cọc, thiết bị thi công cọc bị hạn chế so với các công nghệ khác, thời gian thi công kéo dài … 1.2.2. Móng cọc barette Trên thế giới, cọc barette đã được sử dụng phổ biến khi xây dựng các nhà cao tầng, đặc biệt công trình có sử dụng tầng hầm và tường vây. Ở Việt Nam, trong những năm gần đây, một số công trình cũng đã sử dụng cọc barette cho giải pháp nền móng - Tuy nhiên giá thành cho móng cọc barette còn khá cao, thiếu thiết bị thi công và trình độ thi công cũng phụ thuộc vào các chuyên gia nước ngoài. Nước ta chưa có đơn vị thi công nào có thể thi công cọc barette hoàn toàn độc lập vì vậy tính phổ biến của các loại cọc này ở nước ta là chưa cao. Vì các lý do trên nên ta không chọn phương án này cho móng của công trình. 1.2.3. Móng cọc khoan nhồi Loại cọc này có những ưu điểm sau đây: - Sức chịu tải của mỗi cọc đơn lớn, có thể đạt hàng nghìn tấn khi chôn ở độ sâu lớn. - Cọc khoan nhồi có thể xuyên qua các tầng đất cứng ở độ sâu lớn. - Số lượng cọc cho mỗi móng ít, phù hợp cho mặt bằng có diện tích nhỏ. - Không gây tiếng ồn đáng kể như khi thi công cọc. - Phương pháp thi công cọc là khoan nên không gây chấn động cho các công trình lân cận. Bên cạnh đó, cọc khoan nhồi có những nhược điểm đáng kể đến như sau: - Giá thành cao do kỹ thuật thi công phức tạp. - Khi thi công cọc dễ bị sập thành hố khoan. - Công nghệ thi công đòi hỏi kỹ thuật cao, các chuyên gia có kinh nghiệm. - Ma sát bên thân cọc có phần giảm đi đáng kể so với cọc ép do công nghệ tạo lỗ. - Chất lượng cọc bê tông không cao, do không kiểm soát được trong quá trình thi công như đổ bê tông không có đầm được. SVTH: TRIEÄU HOAØNG PHÖÔNG 131 ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP KSXD KHOÙA 2005 GIANG GVHD :ThS .NGUYỄN VĂN Kết luận: - Lựa chọn giải pháp cọc đúc sẵn hay cọc khoan nhồi cho công trình cần dựa trên việc so sánh các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật thực tế của các phương pháp. Tuy nhiên, trong khuôn phổ đồ án tốt nghiệp, dựa vào tải trọng tác dụng lên công trình, dựa vào điều kiện địa chất công trình, ta chọn cả hai phương án cọc ép và cọc khoan nhồi là phương án tối ưu để thiết kế nền móng cho công trình. CHƯƠNG 2. PHƯƠNG ÁN MÓNG CỌC ÉP 2.1. Nội lực móng TẦNG ĐIỂM Load TRỆT TRỆT TRỆT TRỆT TRỆT TRỆT TRỆT TRỆT TRỆT TRỆT 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 COMB1 COMB2 COMB3 COMB4 COMB5 COMB1 COMB2 COMB3 COMB4 COMB5 SVTH: TRIEÄU HOAØNG PHÖÔNG N (daN) 1267.7 -6673 7957.8 -3944 6184.9 51.22 -9786 9831.5 -6746 6834.6 Q M (daN) (daN.m) 232424 1500.98 149295 -16930 204811 18637.7 209641 -10931 248075 13693 304000 164.58 211271 -24233 209975 24454.1 297444 -16702 296547 17004.8 132 ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP KSXD KHOÙA 2005 GIANG TRỆT TRỆT TRỆT TRỆT TRỆT TRỆT TRỆT TRỆT TRỆT TRỆT 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4 COMB1 COMB2 COMB3 COMB4 COMB5 COMB1 COMB2 COMB3 COMB4 COMB5 -312.2 -11593 11201 -8189 7590.9 -1007 -9050 8111.5 -6806 5075.2 GVHD :ThS .NGUYỄN VĂN 330895 226641 231944 321448 325119 228499 203466 143944 245555 204347 -246.8 -30121 29886.4 -21000 20544 -1056 -22968 21928.4 -16483 14599.7 Bảng 2.1 - Giá trị nội lực móng. Cột Trường hợp tải Tổ hợp C1 (Nmax,Mtu,Qtu,) (Mmax,Ntu,Qtu) Ntu ,Mmin ,Qtu COMB5 COMB3 COMB5 Ntt Mtt Qtt (daN) (daN.m) (daN) 248075 13693 6184.9 204811 18638 7957.8 248075 13693 6184.9 (Nmax,Mtu,Qtu,) COMB1 304000 164.58 (Mmax,Ntu,Qtu) COMB3 209975 24454 9831.5 Ntu ,Mmin ,Qtu COMB1 304000 164.58 C2 C3 C4 51.22 51.22 (Nmax,Mtu,Qtu,) COMB1 330895 -246.8 -312.2 (Mmax,Ntu,Qtu) COMB3 231944 29886 11201 Ntu ,Mmin ,Qtu COMB1 330895 -246.8 -312.2 (Nmax,Mtu,Qtu,) COMB4 245555 -16483 -6806 (Mmax,Ntu,Qtu) COMB2 203466 -22968 -9050 COMB4 245555 -16483 -6806 Bảng 2.2 - Thống kê cặp nội lực trục C (Đơn vị daN-m) Ntu ,Mmin ,Qtu SVTH: TRIEÄU HOAØNG PHÖÔNG 133 ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP KSXD KHOÙA 2005 GIANG Trong đó : n: hệ số vượt tải, lấy n = 1.15. Notc = GVHD :ThS .NGUYỄN VĂN N tt n Ntc (daN) Mtc (daN.m) Qtc (daN) Cột Trường hợp tải Tổ hợp C1 (Nmax,Mtu,Qtu,) COMB5 215717 11907 5378.1 C2 (Nmax,Mtu,Qtu,) COMB1 264348 143.11 44.539 C3 (Nmax,Mtu,Qtu,) COMB1 287735 -214.6 -271.5 C4 (Nmax,Mtu,Qtu,) COMB4 213526 -14333 -5918 Bảng 2.3 - Tổ hợp tải lớn nhất Các cặp tải trọng:  (Mmax,Ntu,Qtu) => móng chịu tải lệch tâm lớn  (Mmin,Ntu,Qtu) => móng chịu tải lệch tâm lớn (ngược dấu với cặp 1)  (Nmax,Mtu,Qtu) => móng chịu nén lớn nhất - Móng làm việc chịu nén là chủ yếu vì vậy ta tính với cặp (Nmax,Mtu,Qtu) rồi kiểm tra với hai cặp còn lại. 2.2. Tính móng M1 (cột C-1) 2.2.1. Nội lực và sơ bộ cọc a. Nội lực - Giá trị tính toán Ntt Mtt Qtt 248075 13693 6184.87 (daN) (daN.m) (daN) Bảng 2.4 - Giá trị nội lực tính toán - Giá trị tính tiêu chuẩn: Ntc Mtc Qtc 215717.3 11906.96 5378.148 (daN) (daN.m) (daN) Bảng 2.5 - Giá trị nội lực tiêu chuẩn b. Chọn chiều sâu chôn móng - Chọn chiều sâu chôn móng thỏa điều kiện làm việc của móng cọc đài thấp (nghĩa là thỏa điều kiện cân bằng tải ngang và áp lực bị động) Giả sử móng được chôn trong lớp đất thứ 1 - Giả sử chọn bề rộng đài móng Bđ = 2m. SVTH: TRIEÄU HOAØNG PHÖÔNG 134 ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP KSXD KHOÙA 2005 GIANG GVHD :ThS .NGUYỄN VĂN - Kiểm tra điều kiện móng làm việc là móng cọc đài thấp áp dụng theo công thức như sau: hmin = tg(450- /2)x 2Qtt 240 2  6184.87  tan(450  )  1m  Bd 2 21.5  2 (2.1) - Để đầu cọc không dịch chuyển và cột không bị uốn ta phải đặt cọc ở độ sâu sao cho đủ ngàm vào đất : hm > 0.7x hmin = 1.x 0.7 = 0.7 m (2.2) Vậy chọn hm = 1.5m c. Chọn các thông số về cọc - Chọn chiều sâu đặt mũi cọc: Mũi cọc ở độ sâu 21.5m thuộc lớp đất 4 - Có các chỉ số: B = 0.22, C = 0. 35d daN/cm2 , E1-2s = 140 daN/cm2 => Đây là lớp đất có khả năng chịu tải và ta chọn mũi cọc đặt vào lớp đất này là 1.5m.  Chiều dài cọc Lc = Lngàm + LXuyên + Lcắm = 0.7+18.5+1.5 = 20.7m - Chọn Lc = 21m chia làm 2 đoạn, đoạn 1 dài 10m đoạn còn lại 11m - Chọn kích (b  h) của cọc - Để đảm bảo cọc làm việc chịu nén và không bị uốn dọc ta có lo   b , với  b  31 (2.3) b l 1000 Từ (2.3) => b  o   32cm  0.32m 31 31 - Chọn cọc tiết diện vuông (3535) cm  Diện tích mặt cắt ngang của cọc  Fc = d2 = 352 = 1225cm2 Vật liệu - Bê tông đúc cọc Mác 350 có : + Cường độ chịu nén của bê tông : Rn = 155 daN/m2 + Cường độ chịu kéo của bê tông : Rk = 11 daN/cm2 - Căn cứ vào hàm lượng cốt thép hợp lý   0.9  1.2 % , chọn  = 1% Fa   bho  0.01 35  35  11.025cm2 (2.4) - Cốt thép dọc được chọn dùng trong cọc: 4 20 ( Fa = 12.56 cm2) - Cốt đai 6 ( fđai = 0.283 cm2 ) - Thép CII có + Cường độ chịu nén, chịu kéo tính tóan + Ra = 2600 daN/cm2 + Cường độ tính cốt thép ngang: Rađ = 2100 daN/cm2 + Modul đàn hồi: Es = 2x105 MPa = 2x106 daN/cm2 . SVTH: TRIEÄU HOAØNG PHÖÔNG 135 ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP KSXD KHOÙA 2005 GIANG GVHD :ThS .NGUYỄN VĂN Hình 2.1 - Mặt cắt ngang của cọc 2.2.2. Xác định sức chịu tải của cọc 2.2.2.1. Xác định sức chịu tải của cọc theo điều kiện vật liệu QVL   ( Rn Fb  Ra Fa ) Trong đó  Rn - Cường độ nén tính toán của bêtông.  Fc - Diện tích tiết diện ngang của cọc.  Ra - Cường độ tính toán của thép.  Fa - Diện tích cốt thép dọc trong cọc.   - hệ số uốn dọc, được xác định dựa vào tỉ số (2.5) lo b - Tính toán hệ số uốn dọc  với : + lo : chiều dài tính toán của cọc  lo = 10 m + b : Bề rộng cạnh cọc: b = 0.35 m  = lo 10 =  35 b 0.35 - Tra bảng 2-1 sách nền và móng tác giả CHÂU NGỌC ẨN ta có  = 0.927 - Từ (2.5) => Pvl = 0.927  (155  1225 + 2600  12.56) = 206286.24 daN 2.2.2.2. Xác định sức chịu tải tiêu chuẩn của cọc theo chỉ tiêu cơ lí của đất nền. SVTH: TRIEÄU HOAØNG PHÖÔNG 136 ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP KSXD KHOÙA 2005 GIANG GVHD :ThS .NGUYỄN VĂN Hình 2.2 - Mặt cắt dọc của cọc trong đất a. Tính theo Mục A.7 - phụ lục A - TCVN : 205 – 1998 Qtc = m.(mR.qP.Ap + umf.fi.Li ) (2.6) Trong đó :  m : hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, vì cọc có d=0.35<0.8 nên chọn m=1  mR : hệ số làm việc của đất dưới mũi cọc, mR =1  mf : hệ số làm việc của đất ở mặt bên cọc mf =1 (cọc ép)  Ap : diện tích mặt cắt ngang của cọc.  u : chu vi cọc , u = 4 x 0.35 = 1,4 (m) ;  qp : cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc (daN/m2).  fi : ma sát bên của lớp đất i ở mặt bên của thân cọc (daN/m2). ( Tra bảng A.2 - trang 55 – TCXD 205 : 1998 phụ thuộc vào độ sâu trung bình của các phân lớp đất Zi ). - Chia đất nền thành các lớp đất đồng nhất, chiều dày mỗi lớp đất hi = 2m, Zi và hi tính từ mặt đất tự nhiên. Lớp Đặc tính Độ sâu lớp SVTH: TRIEÄU HOAØNG PHÖÔNG zi (m) fi li mfifili 137 ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP KSXD KHOÙA 2005 GIANG đất 1 Sét pha 2 Sét pha 3 Cát pha 4 Cát bụi (m) 1.5-3.5 3.5-5.7 5.7-7.7 7.7-9.7 9.7-10.5 10.5-12.5 12.5-14.5 14.5-16.5 16.5-18.5 18.5-20.5 20.5-21.5 2.5 4.6 6.7 8.7 10.1 11.7 13.5 15.5 17.5 19.5 21 GVHD :ThS .NGUYỄN VĂN (daN/m2) 3500 (m) 2 2.2 2 2 0.8 2 2 2 2 2 1 4330 1359 1387 1389 4363 4531 4514 4888 4070 4100  m fi fi li  (daN/m) 7000.00 9526.00 2718.00 2774.00 1111.20 8726.00 9062.00 9028.00 9776.00 8140.00 4100.00 64961 Bảng 2.6 - Bảng xác định sức chịu tải do ma sát xung quanh cọc Trong đó: hi bề dày mỗi lớp đất phân tố, Zi chiều sâu lớp đất trung của mỗi lớp. - Xác định qp bằng cách tra bảng A.1 – TCVN 205 : 1998 :Ta có mũi cọc tì vào lớp cát chặt vừa. Zmũi = 21.5 m,  Suy ra : qp = 3290 kN/m2 = 329000 daN/m2 Ap.qp = 0.1225  329000 = 40303 daN => Sức chịu tải của cọc tính toán theo phụ lục A của TCXD Từ (2.5) => Qtc = m.(mR.qP.Ap + umf.fi.Li ) =1  ( 1  40303 +1.4  64861) = = 131248 daN Ta thấy Pvl = 206286.24 daN > Qtc = 131248 daN => Cọc không bị gãy trong khi ép. - Sức chịu tải cho phép của cọc. Qa' = Q tc 131248 = = 93749 daN(*) K tc 1.4 Với ktc = 1.4 đối với cọc đài thấp. b. Sức chịu tải của cọc bằng kết quả xuyên tĩnh (phụ lục B - TCXD: 205–1998 ) - Sức chịu tải cho phép của cọc được tính theo công thức : Q Q Qa  s  p (2.7) FSs FSp SVTH: TRIEÄU HOAØNG PHÖÔNG 138 ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP KSXD KHOÙA 2005 GIANG GVHD :ThS .NGUYỄN VĂN Trong đó :  FSs : Hệ số an tồn cho thnh phần ma st bn (FSs = 1.5  2.0 ).  FSp :Hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc (FSp = 2.0  3.0).  Chọn : FSs = 2.0; FSp = 3.0 * Tính Qs: (Sức chịu tải do ma st xung quanh cọc) (2.8) Qs  U . li . f s Trong đó: - Ma st bn tại lớp thứ i: f s  ki . vi' .tgi  ca (2.9) - Ứng suất có hiệu tại lớp đất thứ i :  vi'    i .hi - Hệ số áp lực ngang của đất : ki  1.4 1  sin i  - Do cọc b tơng cốt thp nn : ca = ci - Chu vi cọc : U = 4 x 0.35 = 1.4 m *Tính fs -Lớp đất 1 Dung trọng tự nhin :  I = 2150 daN/m3 Dung trọng đẩy nổi :  '1 = 1150 daN/m3 Lực dính đơn vị : CI = 1200 daN/m2 Gĩc ma st trong : j1 =24 Chiều dy lớp đất 1 : l1 = 5.7m Từ (2.8) => f s l1  1.4  1  sin 24   (3  2150  0.85  1150)  tg 24  1200   3.7=14602.56daN/m -Lớp đất 2 Dung trọng đẩy nổi :  2 = 884 daN/m3 Lực dính đơn vị : C2= 1000 daN /m2 Gĩc ma st trong : j2 =16 Chiều dày lớn đất 1 : l2 = 4.8m Từ (2.8) =>  4.8    f s l1  1.4  1  sin16    3  2150  0.85  1150   884   tg16  1000   4.8  2      18128.59daN -Lớp đất 3 Dung trọng đẩy nổi :  '3 = 996 (daN/m3) Lực dính đơn vị : C3 = 2500 (daN/m2) Gĩc ma st trong : j3 = 18 Chiều dy lớp đất 1 : l3 = 8m SVTH: TRIEÄU HOAØNG PHÖÔNG 139 ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP KSXD KHOÙA 2005 GIANG GVHD :ThS .NGUYỄN VĂN Từ (2.8) =>  8    f s l1  1.4  1  sin18    3  2150  0.85  1150  4.8  884   996   tg18  2500   8  2      59364.63daN / m -Lớp đất 4 Dung trọng đẩy nổi :  '4 = 939 daN/m3 Lực dính đơn vị : C4 =0 daN/m2 Gĩc ma st trong : j4 =28 Chiều dày lớp đất 4 : l4 = 10.4m Từ (2.8) =>  8 3.5    f s l4  1.4  1  sin 28    3  2150  0.85  1150  4.8  884   996   939   tg 28  0   3.5 2 2      23909.68daN / m - Sức chịu tải do ma st xunh quanh cọc Từ (2.7) => Qs  U . li . f s =1.4  (14602.56+18128.59+59364.63+23909.68) = = 162407.66 daN/m * Tính qp: (Sức kháng mũi cọc của đất nền ) Qp = Ap  qp (2.10) Trong đó : Ap : Diện tích tiết diện ngang mũi cọc qp : Cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc, được tính theo công thức q p  c. N c   v' . N q (2.11) 2 Với : + Lực dính : C = 0 daN/m + 'vp : Ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng tại độ sâu mũi cọc do trọng lượng bản thân đất và được xác định như sau: 'vp = 3  2150+1150  0.85+884  4.8+996  8+939  3.5 = 22925 daN/m2 + Nc, Nq, N : Hệ số sức chịu tải phụ thuộc vào góc ma sát của đất  (tra theo bảng 3.5 “Gi trị cc hệ số sức chịu tải của Meyerhof”, Với  = 280 => Nq = 23 Từ (2.7) => qp = 22925  23 = 527275 daN/m2 Từ (2.6) => Qp = Ap  qp = 0.1225  527275 = 64591 daN => Giá trị sử dụng của cọc hay sức chịu tải cho phép của cọc là: Qa  Q p 162407.66 64591 Qs  =   102734daN (**) FS s FS p 2 3 Từ (*),(**) trên ta có sức chịu tải của cọc thi công bằng phương pháp ép là : [ P ] = min( Pvl ; Qa' ; Qa ) = Qa = 93749 daN SVTH: TRIEÄU HOAØNG PHÖÔNG 140 ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP KSXD KHOÙA 2005 GIANG GVHD :ThS .NGUYỄN VĂN 2.2.3. Xác định số lượng cọc và bố trí cọc - Để các cọc ít ảnh hưởng lẫn nhau, có thể coi là cọc đơn thì các cọc được bố trí sao cho khoảng cách các tim cọc > 3d = 1.05m (d: đường kính cọc d = 0.35). nc =    N tt 1.4  248075 =  3.7 cọc 93749 Qa (2.12) 350 725 350 400 2200 500 375 350 350 725 1 350 350 375 100 Với  = (1.21.6) là hệ số khi kể đến ảnh hưởng của moment. Chọn  = 1.4 - Chọn n = 4 cọc để bố trí. 350 100 350 375 100 725 725 2200 375 100 C MOÙ N G M1 Hình 2.3 - Mặt bằng bố trí cọc của móng M1 2.2.4. Kiểm tra phản lực đầu cọc - Hệ số vượt tải: n = 1.15 - Kiểm tra điều kiện : Pmax  Qa , Pmin  0 (2.13) -Diện tích thực tế của đài cọc : Ađ = Lđ  Bđ = 2.2  2.2 = 4.84m2 - Trọng lượng bản thân đài và đất đắp trên đài Gđ = n bt hm Ađ = 1.15  2000  2  4.84 = 22264 daN (2.14) - Tổng mômen dưới đáy đài: M = Mtt0 + Qott.hm = 13693 + 6184.87  1.5 = 26062.74 daN.m (2.15) - Tổng tải thẳng đứng tại đáy đài: Ntt = Ntt0 + Gđ = 248075+22264 = 270339 daN * Xác định tải trọng tác dụng lên đầu cọc: - Tải trọng truyền xuống cọc vì Mx= 0 ta có công thức sau: SVTH: TRIEÄU HOAØNG PHÖÔNG 141 ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP KSXD KHOÙA 2005 GIANG GVHD :ThS .NGUYỄN VĂN Pmax M tty N tt 270339 26062  0.725   76572daN   x = 2 2 max nc  xi 4  0.725   4 (2.16a) Pmin M ytt N tt 270339 26062  0.725   58597daN   x = 2 2 max nc  xi 4  0.725   4 (2.16b) Trong đó: + xi: Là khoảng cách từ cọc đến tâm của đài cọc. + nc: Số lượng cọc của đài cọc. Cọc số 1 xi -0.725 Xi² 0.53 Pi 58597 2 3 4 0.725 -0.725 0.725 0.53 0.53 0.53 76572 58597 76572 Bảng 2.7 - Phản lực đầu cọc Pmax = 76572 daN < Qa =91849 daN Pmin = 58597 daN > 0 => cọc làm việc chịu nén =>Thỏa diều kiện (2.16) 2.2.5. Kiểm tra ứng suất dưới mũi cọc 2.2.5.1. Kiểm tra ổn định nền dưới mũi cọc + Điều kiện ứng suất dưới mũi cọc : tc  max < 1.2 Rmtc  tb < Rmtc (2.17) tc  min >0 + Góc ma sát trong trung bình theo chiều dài cọc lc Lớp đất Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3 Lớp 4 Góc ma sát trong jII(độ) 24 16 18 28 Chiều dày lớp đất h (m) 4.2 4.8 8 3 Bảng 2.8 - Chiều dài cọc qua các lớp đất tb   l l i i i  24  4.2  16  4.8  18  8  28  3  20.3 4.2  4.8  8  3 SVTH: TRIEÄU HOAØNG PHÖÔNG (2.18) 142 ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP KSXD KHOÙA 2005 GIANG Góc truyền lực   GVHD :ThS .NGUYỄN VĂN tb 20.7   5.08 4 4 + Kích thước khối móng qui ước: Hình 2.4 - Khối móng qui ước + Bề rộng của đáy khối móng qui ước Bqu = b’+ 2lc  tga = 1.625+ 2  20  tg 5.08 = 5.18m SVTH: TRIEÄU HOAØNG PHÖÔNG (2.19) 143 ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP KSXD KHOÙA 2005 GIANG GVHD :ThS .NGUYỄN VĂN + Do móng có tiết diện vuông nên Lm = Bm = 5.18m + Diện tích khối móng qui ước Fqu = Lqu  Bqu = 5.18  5.18 = 26.83m2 (2.20) + Trọng lượng khối móng qui ước : G qu = G1qu + G 2qu + G 3qu ( daN ) (2.21) Trong đó : - Trọng lượng phần móng qui ước từ đế đài trở lên G1qu  Fqu .hm . tb  5.18  5.18 1.5  2000  107329daN (2.22) - Trọng lượng cọc nằm trong khối móng qui ước G2qu  nc .lc . Ac . c  4  20  0.1225  2500  24500daN (2.23) 3 Với :  c = 2500 daN/m - Trọng lượng của các lớp đất dưới đáy móng qui ước có độ cao từ mũi cọc đến đáy đài cọc (trừ đi phần thể tích đất bị cọc choán chỗ) G3qu  Fqu  nc . Ac   i .li (2.24) = (24.91 - 4  0.1225)  (1.5  2150+1150  2.7+884  4.8+996  8+939  3) = 521567 daN  Tổng khối lượng khối móng qui ước: G = 653397 daN. + Kiểm tra áp lực tác dụng lên nền đất tại mũi cọc với các cặp nội lực: * Cặp Nmaxtc = 215717.6 daN, Mtu tc = 11906.96 daN.m, Qtutc = 5378.15 daN - Tổng trọng lượng tiêu chuẩn của khối móng qui ước tc N qu  N otc  Gqu  215717.6+ 653397 = 869114 daN (2.25) - Moment tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối móng qui ước tc M qu  M otc  Q tc hm  lc  = 11906.96+5378.15  21.5 = 130226.2 daN.m (2.26) - Ứng suất lớn nhất và nhỏ nhất ở đáy khối móng qui ước tc  max, min  tc N qu Bqu  Lqu  tc M qu w = 869114 130226.2   (38011; 26770) daN / m 2 (2.27) 5.18  5.18 23.17 SVTH: TRIEÄU HOAØNG PHÖÔNG 144