Tải bản đầy đủ
CHƯƠNG VII. THIẾT KẾ MÓNG TRỤC 7

CHƯƠNG VII. THIẾT KẾ MÓNG TRỤC 7

Tải bản đầy đủ

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SƠN
KHÓA 2012-2017

CHUNG CƯ NGỌC

+ Thứ nhất là hạn chế về sức chịu tải do kích thước nhỏ, nếu tăng kích thước cọc lên
để tăng sức chịu tải thì không thể thi công đóng (hoặc ép) được. Sức chịu tải của cọc
nhỏ dẫn đến số cọc trong đài lớn, kích thước đài lớn, gây lãng phí vật liệu. Do đó
cọc chế tạo sẵn không phù hợp với nhà cao tầng.
+ Thứ hai là chất lượng mối nối các đoạn cọc khó được đảm bảo, ảnh hưởng đến sức
chịu tải của cọc.
+ Thứ ba là vấn đề thi công đóng hoặc ép cọc. Chấn động trong khi đóng cọc có thể
gây ảnh hưởng tới khu dân cư và các công trình bên cạnh. Lực xung đầu cọc có thể
gây ra phá hoại đầu cọc.
b. Cọc khoan nhồi :

Cọc khoan nhồi là loại cọc đổ tại chỗ bằng cách tạo hố khoan bằng các thiết bị khoan,
sau đó đổ bê tông cọc. Cọc khoan nhồi có kích thước lớn hơn cọc chế tạo sẵn, tiết diện
hình tròn đường kính 0.8, 1.0, 1.2, 1.4m...
- Giải pháp móng cọc khoan nhồi có những ưu điểm nổi bật sau :
+ Chiều sâu khoan lớn có thể cắm sâu vào lớp đất chịu lực tốt nhất nên độ lún nhỏ
+ Sức chịu tải của cọc rất lớn, do đó số cọc trong đài ít hơn, giảm kích thước đài cọc.
+ Không phải vận chuyển nên tiết kiệm được cốt thép.
+ Thi công không gây chấn động lớn ít ảnh hưởng đến công trình xung quanh.
- Tuy vậy cọc khoan nhồi mang những nhược điểm như :
+ Khó quản lí, kiểm tra chất lượng cọc.
+ Thiết bị thi công cồng kềnh phức tạp, đòi hỏi kĩ sư có trình độ và kinh nghiệm.
+ Nếu cọc hỏng khó thay thế hoặc sửa chữa tốn kém.
+ Công trường bị bẩn do bùn và Bentonit chảy ra.
+ Tuy nhiên cọc khoan nhồi được sử dụng phổ biến trong các công trình cao tầng.
c. Cọc Barret :

Cọc Barret cũng dựa trên nguyên lý của cọc khoan nhồi, là loại cọc đổ tại chỗ. Cọc
barret có tiết diện hình chữ nhật, chữ L, chữ I, chữ H với sức chịu tải rất lớn tối đa đến
6000 T.
- Ưu điểm :
+ Cọc barrette mang hầu hết những ưu điểm của cọc khoan nhồi

SVTH : LÊ VĂN THUYẾT
MSSV : 9873.57 – LỚP 57XD7

TRANG 208

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SƠN
KHÓA 2012-2017

CHUNG CƯ NGỌC

+ Cọc barrette rất phù hợp cho những công trình chịu tải trọng lớn khi xây dựng trên
nền đất yếu
- Nhược điểm :
+ Ở Việt Nam hiện nay ít công ty có thiết bị và khả năng thi công loại cọc này.
+ Phương pháp tính toán phức tạp, chưa thống nhất. Thi công đòi hỏi thiết bị hiện đại,
kỹ thuật phức tạp và công nhân tay nghề cao.
+ Do kĩ thuật thi công hiện chưa đáp ứng được yêu cầu mà cọc barrette đặt ra nên chất
lượng cọc khoan nhồi luôn cao hơn cọc barrette
2 Lựa chọn phương án móng :
Dựa vào các ưu nhược điểm của từng phương án và quy mô của công trình đang xét,
do tải trọng dồn vào chân cột tương đối lớn khoảng 400 ÷ 500 tấn nên chỉ có thể lựa
chọn phương án sử dụng phương án móng cọc khoan nhồi.
Qua điều kiện địa chất khu vực xây dựng cho thấy cọc phải xuống sâu tới lớp cuội sỏi
mới đủ khả năng chịu tải trọng công trình. Dự kiến hạ cọc vào lớp này một khoảng
≥2D = 3m với cao trình mũi cọc là – 45.9m. Sử dụng một loại cọc có đường kính D =
800 cho móng dưới cột.
III. SỐ LIỆU DÙNG TRONG THIẾT KẾ MÓNG
1. Vật liệu :
Vật liệu làm móng là bêtông cốt thép trong đó :
Đài và giằng móng dùng :
Bêtông cấp độ bền B30 : Rb = 17 MPa, Rbt = 1,15 MPa.
Cốt thép nhóm AIII

: Rs = Rsc = 365Mpa.

Cọc khoan nhồi sử dụng :
Bêtông cấp độ bền B25 :

Rb = 14,5 MPa, Rbt = 1,05MPa.

Cốt thép dọc nhóm AII

:

Rs = Rsc = 280 MPa.

Cốt đai nhóm AII

:

Rsw = 225 MPa.

Lớp lót bê tông gạch vỡ : B7.5
2. Tải trọng dùng trong thiết kế móng :
Từ bảng tổ hợp nội lực cột lấy cặp nội lực ( N max, Mxtư, Mxtư, Qtư ) tại chân cột dùng để
tính toán móng.
SVTH : LÊ VĂN THUYẾT
MSSV : 9873.57 – LỚP 57XD7

TRANG 209

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SƠN
KHÓA 2012-2017

CHUNG CƯ NGỌC

Tải trọng tính toán móng dưới cột 1,5 là :
Nmax = -310.4 T
M = -35.4

Tm

Q = -11.5 T

Tải trọng tính toán móng dưới cột 2,4 là :
Nmax = 487.9 T
M = 0.693

Tm

Q = 0.426T

Tải trọng tính toán móng dưới cột 3 là :
Nmax = 417.3 T
M =0

Tên cột
1,5

2,4

3

Tm

Q= 0 T

NL

TT

HT

GT

GP

THCB I

THCB II

M (Tm)

-2.807

-0.825

35.42

-35.38

-3.633

-35.4

N (T)

-230.9

-52.54

35.81

-35.82

-283.5

-310.4

Q (T)

-1.515

-0.444

9.977

-9.543

-1.959

-11.51

M (Tm)

0.628

0.065

36.73

-36.73

0.693

37.4

N (T)

-380.2

-107.7

-6.12

6.13

-487.9

-494.1

Q (T)

0.379

0.046

9.7

-9.69

0.426

10.126

M (Tm)

0

0

36.44

-36.44

0

36.42

N (T)

-331.72

-85.6

-417.33

-417.33

Q (T)

0

0

0

9.54

-0.001 -0.001
9.54

-9.54

CHỌN

3. Chiều cao đài cọc.
Việc tính toán móng cọc đài thấp với giả thiết chủ yếu tải trọng ngang do đài tiếp thu.
Do đó chiều cao đài phải thoả mãn điều kiện :
ϕ
Q
H d ≥ 0.7 xtg (45o − )
2 γ Bd

Trong đó
ϕtb : Góc ma sát trong của các lớp đất trên đáy đài :
SVTH : LÊ VĂN THUYẾT
MSSV : 9873.57 – LỚP 57XD7

TRANG 210

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SƠN
KHÓA 2012-2017

CHUNG CƯ NGỌC

φ tb = = 11,08
Q : Lực cắt ngang lớn nhất tại chân cột, theo bảng tổ hợp nội lực, lực cắt lớn nhất xuất

hiện tại chân cột 1 là Q = 11.51 ( T ).
B®: Bề rộng đài cọc, chọn sơ bộ B®= 0.8 + 2x0.25 = 1.3 m
γ tb : Dung trọng tự nhiên của các lớp đất trên đài : γ tb = 1.87 T/m3

Chọn Bđ = 1.3 m thì :
Hd 0.7 x tg (45 - ) = 0.7xtg(45 - ) = 1.26 m

Tính toán tương tự cho đài cọc dưới cột 2 và cột 3.
Kết quả thể hiện trong bảng dưới :

Đài cọc

Bđ ( m )

ϕtb

Cột 2

1.3

11,08

Cột 3

1.3

11,08

γ tb

o

Q(T)

hmin ( m )

1.84

10.126

1.17

1.84

9.54

1.07

( T/m3 )

Để đảm bảo độ cứng cho đài dưới vách trong quá trình truyền tải trọng vào cọc, chiều
cao đài cọc phải đảm bảo điều kiện chống nén thủng đài và điều kiện kinh tế (chiều cao
đài không quá lớn).
Ta chọn chiều cao đài cho cả 3 cột 1,2,3 là Hđ = 1.5 m > 1.26m
IV. XÁC ĐỊNH SCT CỌC ĐƠN
1. Cấu tạo cọc khoan nhồi
Chiều dài cọc trong từng lớp đất :
Lớp đất

1

2

li(m)

7,8

NSPT

7

SVTH : LÊ VĂN THUYẾT
MSSV : 9873.57 – LỚP 57XD7

3

4

5

6

10,0

10,0

5,5

7

1

12

28

38

40

60

TRANG 211

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SƠN
KHÓA 2012-2017

CHUNG CƯ NGỌC

Cọc ngàm vào đài 70cm, tổng chiều dài cọc tính từ đáy đài đến mũi cọc là 39.3 m
Cốt thép trong cọc được bố trí theo cấu tạo với hàm lượng cốt thép không nhỏ hơn
0.2% ÷ 0.4% theo TCXD 205 : 1998.
Với cọc D = 800 bố trí 16 φ 18 (As = 40.69 cm²). µ = 1%
Với cọc D = 1000 bố trí 18 φ 20 (As = 56.52 cm²). µ = 0.8%
2. Sức chịu tải của cọc theo vật liệu .
Do cọc khoan nhồi được thi công đổ tại chỗ vào các hố khoan trong lòng đất, do đó
việc kiểm soát chất lượng bê tông là khó, nên sức chịu tải cọc khoan nhồi không tính
như cọc chế tạo sẵn mà có khuynh hướng giảm.
Sức chịu tải của cọc theo vật liệu được tính toán:
Qv = ϕ ( m1m2 Rb Ac + Rsc Ast )

Rb – Cường độ chịu nén của bê tông.

Ac – Diện tích tiết diện ngang của bê tông cọc:

πd2
F=
4

m1 – Hệ số điều kiện làm việc, đối với cọc được đổ bằng ống dịch chuyển thẳng đứng
tremic thì m1 = 0,85.
m2 – Hệ số điều kiện làm việc kể đến phương pháp thi công, đổ bê tông trong dung
dịch Bentoni m2 = 0.7
Rsc - Cường độ tính toán của cốt thép cọc.
Ast : Diện tích cốt thép cọc.
Kết quả tính toán chi tiết được thể hiện trong bảng sau :
Sức chịu tải của cọc theo vật liệu
Cọc

d (cm)

Rb
(kG/cm2)

Ac
(cm2)

Rsc
(kG/cm2)

Ast
(cm2)

Qvl
(T)

D800

80

145

5026.5

2800

40.69

547.6

SVTH : LÊ VĂN THUYẾT
MSSV : 9873.57 – LỚP 57XD7

TRANG 212

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SƠN
KHÓA 2012-2017

CHUNG CƯ NGỌC

Sức chịu tải của cọc theo vật liệu
Cọc

d (cm)

Rb
(kG/cm2)

Ac
(cm2)

Rsc
(kG/cm2)

Ast
(cm2)

Qvl
(T)

D1000

100

145

7850

2800

56.52

835.5

3. Sức chịu tải của cọc theo đất nền.
- TÍNH THEO CÔNG THỨC CỦA VIỆN KIẾN TRÚC NHẬT BẢN - 1988 ( TCXD
205 : 1998) :
Sức chịu tải của cọc theo đất nền được tính theo công thức của Nhật Bản :
1
Q = × [ (α N a FP ) + (0.2 N s Ls + cLc )π d ]
3

Trong đó
α : Hệ số phụ thuộc vào phương pháp thi công cọc, với cọc khoan nhồi α = 15
Na : Chỉ số SPT của đất dưới mũi cọc, Na = N7 = 60.

Fp: Diện tích tiết diện cọc,

d2
Fp = π
4

Ns : Chỉ số SPT trung bình của các lớp đất cát bên thân cọc

∑Nl
∑l

i i

i

Ns =

= = 35.28

Ls : Chiều dài đoạn cọc nằm trong đất cát.
Ls = 10+5,5+7+1 = 23,5 m.
Lc : Chiều dài đoạn cọc nằm trong đất sét :
Lc = 7,8+10 = 17,8 m.

SVTH : LÊ VĂN THUYẾT
MSSV : 9873.57 – LỚP 57XD7

TRANG 213

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SƠN
KHÓA 2012-2017

CHUNG CƯ NGỌC

Vì không có số liệu tin cậy cho các lớp đất dính nên ta bỏ qua tác dụng của các lớp đất
này trong tính toán sức chịu tải của cọc mà vẫn thiên về an toàn.
Kết quả tính toán chi tiết được thể hiện trong bảng sau :
Sức chịu tải của cọc theo đất nền tính theo công thức Nhật Bản

Cọc

d (m)



Na

Fp (m2)

Ns

Ls (m)

Q1đn ( T )

D800

0.8

15

60

0.5026

35.28

23.5

292.1

D1000

1.0

15

60

0.785

35.28

23.5

412.1

- TÍNH THEO CÔNG THỨC MEYERHOF CHO ĐẤT RỜI.
Sức chịu tải của cọc theo đất nền được tính theo công thức Meyerhof :
Qu = K1NAp+K2NtbAs
Trong đó :
Qu : Sức chịu tải của cọc (kN).
N : Chỉ số SPT trung bình trong khoảng 1d dưới mũi cọc và 4d trên mũi cọc (d là
đường kính cọc) N = 60.

Ap : Diện tích tiết diện mũi cọc

πd2 2
F=
(m )
4

Ntb : Chỉ số SPT trung bình dọc theo thân cọc trong phạm vi đất rời.

∑Nl
∑l

i i

i

Ntb =

= = 35.28

As : Diện tích mặt bên cọc trong phạm vi đất rời (m2).
As = (10+5,5+7+1) = 23,5 (m2).
K1: Hệ số lấy bằng 120 cho cọc khoan nhồi.
K2: Hệ số lấy bằng 1 cho cọc khoan nhồi.
SVTH : LÊ VĂN THUYẾT
MSSV : 9873.57 – LỚP 57XD7

TRANG 214

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SƠN
KHÓA 2012-2017

CHUNG CƯ NGỌC

Hệ số an toàn dùng cho sức chịu tải của cọc Fs, lấy bằng 2.
Kết quả tính toán chi tiết được thể hiện trong bảng sau :
Sức chịu tải của cọc theo đất nền tính theo công thức Meyerhof
Cọc

d (m)

K1

N

Ap (m2)

K2

Ntb

As

Fs

Q2đn ( T )

D1000

1.0

120

60

0.785

1

35.28

73.8

2

412.78

D800

0.8

120

60

0.5026

1

35.28

59.1

2

285.1

Như vậy sức chịu tải của cọc Q = min (Qvl, Q1đn, Q2đn)
Với cọc D800, Q = 285.1T .
Với cọc D1000, Q = 412.1T .
Việc tính toán phải đảm bảo sao cho sức chịu tải cọc theo vật liệu lớn hơn đất nền và
gần đất nền là hiệu quả nhất. Nhận thấy, sức chịu tải cọc được dùng để thiết kế so với
sức chịu tải của vật liệu là chênh lệch không nhiều : ~20%, hợp lý.
Để tăng sức chịu tải cọc có thể tăng chiều sâu mũi cọc, việc tăng tiết diện cọc vừa tăng
được Pvl, vừa tăng được Pđn. Cần cân nhắc, TH chỉ muốn tăng Pđn, do Pvl đã lớn, chỉ
nên tăng chiều sâu mũi.
V. TÍNH SỐ LƯỢNG VÀ BỐ TRÍ CỌC TRONG ĐÀI
1. Xác định số lượng cọc
a. Cọc dưới cột 1,5

Số cọc trong đài cột 1 được xác định sơ bộ theo công thức:
N = = = 1.196
Vậy bố trí 2 cọc D = 800 dưới đài cột 1,5
b. Cọc dưới cột 2,4 :

Số cọc trong đài cột 2 được xác định sơ bộ theo công thức:
N = = = 1.9
Vậy bố trí 2 cọc D = 800 dưới đài cột 2,4.
c. Cọc dưới cột 3
SVTH : LÊ VĂN THUYẾT
MSSV : 9873.57 – LỚP 57XD7

TRANG 215

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SƠN
KHÓA 2012-2017

CHUNG CƯ NGỌC

Số cọc trong đài cột 3 được xác định sơ bộ theo công thức :
N = = = 1.61
Vậy bố trí 2 cọc D = 800 dưới đài vách V2.
2. Bố trí cọc trong đài :
Cọc trong đài được bố trí như hình vẽ dưới đây, đảm bảo khoảng cách các cọc trong đài
3d và ≤ 6d.

Bố trí móng dưới cột A,H

SVTH : LÊ VĂN THUYẾT
MSSV : 9873.57 – LỚP 57XD7

TRANG 216

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SƠN
KHÓA 2012-2017

CHUNG CƯ NGỌC

Bố trí cọc dưới đài cột D

SVTH : LÊ VĂN THUYẾT
MSSV : 9873.57 – LỚP 57XD7

TRANG 217

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SƠN
KHÓA 2012-2017

CHUNG CƯ NGỌC

Bố trí cọc dưới đài cột B,G

VI. KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA CỌC
Tải trọng phân phối lên cọc được tính theo công thức
Pi =

N + Gd ( M x + Qy hd ) yi ( M y + Qx hd ) xi
+
+
n
∑ yi2
∑ xi2

1. Cọc dưới cột A,H
Tải trọng đài : Gđ = 1.1 x γ x BLh = 1.1 x 2.5 x 4 x 1.3 x 1.5 = 21.45 T
Tải trọng dưới chân cột :
Nmax = -310.4 T
M = -35.4

Tm

Q = -11.5 T

Tải trọng phân phối lên cọc được tính như bảng
Cọc số

xi

Pi

1

-1.25

-194.24

2

1.25

-151.76

Ta có Pmax = 194.24 < P = 285.1 T
Cọc đủ khả năng chịu lực
2. Cọc dưới cột B
Nội lực chân cột
Nmax = 487.9 T
M = 0.693

Tm

Q = 0.426T

Tải trọng phân bố lên cọc
Tên cọc

xi

Pi

1

1.25

254.9

2

-1.25

254.39

Ta có Pmax = 254.9 T < [ P ] = 281.5 T
SVTH : LÊ VĂN THUYẾT
MSSV : 9873.57 – LỚP 57XD7

TRANG 218