Xác Định Sức Chịu Tải Của Cọc Theo Kết Quả Xuyên Tĩnh:

I - Điều kiện địa chất công trình:

Theo “Báo cáo kết quả khảo sát địa chất công trình : công ty du lịch bắc thái – hà nội giai đoạn phục vụ thiết kế kỹ thuật” :

Khu đất xây dựng tương đối bằng phẳng, cao độ trung bình của mặt đất +7,0m được khảo sát bằng phương pháp khoan, xuyên tĩnh. Từ trên xuống dưới gồm các lớp đất có chiều dày ít thay

đổi trong mặt bằng.

Lớp 1: Đất lấp dày trung bình 1,0 (m) Lớp 2: Sét pha dày trung bình 6,4 (m) Lớp 3: Cát pha dày trung bình 7,3 (m)

Lớp 3: Cát hạt nhỏ dày trung bình 5,6 (m)

Lớp 4: Cát hạt trung chiều dày chưa kết thúc ở độ sâu 30 (m). Mực nước ngầm gặp ở độ sâu trung bình 2,2 (m) kể từ mặt đất.

Bảng chỉ tiêu cơ học – vật lý của các lớp đất

Tên lớp

đất

Chiều dày ( m)

KN/m3

W %

Wp %

cII

Kpa

kPa

qCtb

kpa

Đất lấp

1,0

17,0

SÐt pha

6,4

18,2

26,4

35,6

41,3

24,7

5630

1830

Cát pha

7,3

18,3

26,3

27,5

30,6

25,4

6010

2040

Cát hạt nhỏ

5,6

18,5

26,5

21,3

10480

4310

Cát hạt trung

18,6

26,7

18,0

34750

8450

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 240 trang tài liệu này.

II - Đánh giá điều kiện địa chất công trình:

W WP

WL WP

35,6 24,7

41,3 24,7

Lớp 1: Đất lấp dày trung bình 1, (m), lớp đất trung bình. Lớp 2 : sét pha, dày trung bình 6,4 (m).

Độ sệt : Il 0,656, đất ở trạng thái dẻo mềm .

(0< IL≤1), có mô đun biến dạng E = 5630 (KPa), đất trung bình.

Hệ số rỗng :

e s (1

0,01W ) 1

26,4

18,2

0,356) 1

0,966.

26,4 10

1 0,966

s n

1 e

Một phần lớp đất này nằm dưới mực nước ngầm nên phải kể đến đẩy nổi :

Dung trọng đẩy nổi : dn 8,34(KN / m ) .

W WP

WL WP

27,5 25,4

30,6 25,4

Lớp 3 : cát pha, dày trung bình 7,3 (m).

Độ sệt : Il

0,4

, đất ở trạng thái dẻo .

(0< IL≤1), có mô đun biến dạng E = 6010 (KPa), đất trung bình.

Hệ số rỗng :

e s (1

0,01W ) 1

26,3 (1

0,275) 1

0,832.

18,3

lớp đất này nằm dưới mực nước ngầm nên phải kể đến đẩy nổi :

26,3 10

1 0,832

s n

1 e

Dung trọng đẩy nổi : dn 8,897(KN / m ) .

Lớp 4: Cát hạt nhỏ dày trung bình 5,6 (m).

e s (1 0,01W ) 1 26,5 (1

0,213) 1

0,737 .

0,6< e <0,75 Đất ở trạng thái chặt vừa.

18,5

26,5 10

1 0,737

s n

1 e

9,499(KN / m3 ) .

Đất có mô đun biến dạng E = 10480 (KPa), đất tốt trung bình.

Lớp 5 : Cát hạt trung có chiều dày chưa kết thúc trong phạm vi hố khoan thăm dò 30 (m).

e s (1

0,01W ) 1

26,7

18,6

0,18) 1

0,679.

0,55< e <0,70 Đất ở trạng thái chặt vừa.

26,7 10

1 0,679

s n

1 e

E = 34750 (KPa), đất rất tốt.

9,946(KN / m3 ) .

đất lấp 1

-0.600

1000

-1.600

-2.800

mnn

6400

sÐt pha 2

7300

cát pha 3

5600

cát hạt nhỏ 4

-20.90

-22.50

cát hạt trung 5

-30.00

III - Nhiệm vụ được giao:

Thiết kế móng M1 dưới cột trục 1-G:

M2 dưới cột trục 3 -G:

Nội lực tính toán ở chân cột của tổ hợp cơ bản theo kết quả giải khung:

Cét trôc

Ntt

0(KN)

M0tt(KNm)

Qtt(KN)

1-G

1359,88

194,7

9,73

3-G

1646,99

130,4

6,84

Do 2 móng có tải trọng gần giống nhau nên ta tính móng trục 1-G rồi áp dụng cho trục 3-G

IV- Lựa chọn giảI pháp nền và móng:

Căn cứ vào đặc điểm công trình, tải trọng, điều kiện địa chất công trình, địa điểm xây dựng ta chọn phương án móng cọc BTCT chế tạo sẵn , ép trước bằng máy ép thuỷ lực. Mũi cọc cắm vào lớp đất thứ 4 (cát hạt nhỏ).

Tra bảng 16 TCXD 45-78 (Bảng 3.5 “Hướng dẫn đồ án nền và móng - 1996”) ta có:

Độ lún tuyệt đối giới hạn : Sgh= 8 (cm).

Độ lún lệch tương đối giới hạn: Sgh= 0,001.

V- Thiết kế móng M1 dưới cột trục G:

1. Xác định tải trọng tác dụng lên móng

Tiết diện chân cột 300 500 (mm). Chọn hệ dầm, giằng giữa các đài.

Hệ giằng có tác dụng làm tăng độ cứng của công trình, truyền lực ngang từ đài này sang đài khác, góp phần điều chỉnh lún lệch giữa các đài cạnh nhau, chịu một phần mômen từ cột truyền xuống, điều chỉnh những sai lệch do quá trình thi công gây nên.

Cốt đỉnh giằng trùng với cốt đỉnh đài: -1,05 (m). Với bước cột B = 3,6 (m), nhịp L = 7,2 (m).

Chọn giằng có tiết diện b h= 0,45 (m). g = 0,22251,1= 4,125 (KN/m).

Tải trọng do trọng lượng bản thân cột:

Nc= 0,5251,1)(4,2+1,05) = 21,66(KN).

Tải trọng do bản thân giằng tác dụng vào móng(gồm cả giằng ngang và giằng dọc) Ng = (3,6+7,2/2) = 29,7 (KN)

Trọng lượng trên 1(m) dài của tường nhịp 1-3, E – H, giảm 30 % diện tích cửa

- Xây: 0,22.4,2.18.0,7

- Trát:2.0,015.4,2.18.0,7

1,1

1,3

12,81

2,06

Céng

14,87

Tải trọng do tường tầng 1 truyền xuống:

N tt = 14,87 (7,2/2 +3,6) = 107,06 ( KN)

Tải trọng tính toán ở chân cột (đỉnh móng):

N tt = N tt +N tt +N tt + N tt

=1506,92+21,66+29,7 +107,06= 1665,34(KN)

0 c g 1

M tt = 203,1 (KN.m). Q tt = 56,98 (KN).

Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng xuống móng:

tc N tt

1665,34

No0

1387,78(KN )

tc M tt

1,2

203,1

M o0

169.25(KNm)

Q tt

1,2

56,98

Qtc

47.48(KN )

2. Lựa chọn tiết diện

2.1.Chọn cọc:

n 1,2

+ Sử dụng cọc bê tông cốt thép tiết diện vuông 30 x30, cọc bê tông B25, cốt thép dọc gồm

4 18 - AII. Đầu cọc có mặt bích bằng thép

+ Mũi cọc cắm vào lớp cát hạt trung 1,6 m , tổng chiều dài cọc 21 m , gồm 3 đoạn cọc 7m nối với nhau bằng cách hàn các bản thép ở đầu cọc đảm bảo yêu cầu chịu lực như thiết kế.

+ Cọc được ngàm vào đài một đoạn 0,55 m trong đó đập vỡ 0,4 m cho trơ cốt thép dọc ra, còn lại 0,15 m cọc để nguyên trong đài.

+ Cọc được hạ vào lòng đất bằng phương pháp ép cọc.

+ Sơ bộ chọn chiều cao đài h® = 1,0 m (Chiều cao cụ thể sẽ được quyết định khi tính toán

độ bền và cấu tạo đài cọc )

+ Lớp bêtông lót móng dày 0,1 m

+ Đáy đài nằm ở độ sâu 1,45 (m) so với mặt đất khi khảo sát ,đáy đài nằm ở độ sâu -2,05 m so với cốt 0,00

600

-0.00

450

1000

đất lấp 1

mnn

5950

sÐt pha 2

-1.05

550

750

-2.05

-0.600

-1.600

150

-2.800

5200

-8.000

7300

21000

cát pha 3

5600

cát hạt nhỏ 4

1600

cát hạt trung 5

-15.300

-20.900

-22.500

-30.000

Để nối hai đầu cọc vào với nhau ta dùng phương pháp hàn hai đầu cọc vào với nhau bằng các tấm thép.

2.2. Chọn vật liệu:

- Bêtông cọc, đài mác B25 : Rn = 14,5 MPa

- Thép cho cọc và đài: Cốt chịu lực AII : RS = RSC = 225 MPa

3. Xác định sức chịu tải của cọc

3.1. Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc:

PV = ( Rb Fb+ Ra Fa).

Trong đó:

+ Hệ số uốn dọc. Cọc không xuyên qua lớp bùn nên ta có = 1.

+ Rb: Cường độ chịu nén tính toán của bê tông làm cọc, Rb = 14500 (KPa).

+ Fb: Diện tích tiết diện ngang của cọc. Fb = 0,3 0,3 = 0,09 (m2).

+ RS: Cường độ chịu nén tính toán của thép dọc tham gia chịu lực trong cọc RS = 28 104 (KPa).

+Fa: Diện tích cốt thép dọc chịu lực trong cọc Fa = 4 18 = 10,18 10-4 (m2). Pv = 1 (14500 0,09 + 28 104 10,18 10-4) = 1590,04 (KN).

PXQ

3.2. Xác định sức chịu tải của cọc theo kết quả xuyên tĩnh:

PX =

PM : sức chịu tải của đất ở mũi cọc PXQ : ma sát của đất xung quanh cọc 3,2 là các hệ số an toàn.

PM = Kc*F*qci

- Kc : hệ số tra bảng ( cọc ép , cát hạt trung qc = 8450 kPa) ta cã Kc = 0,5.

- F : diện tích mũi cọc : F = 0,09 m2

i 1

qci

QP = 0,50*0,09*8450 = 380,25 KN

PXQ = u* *li

i :

- u= 1,2 m.

- hệ số phụ thuộc vào loại đất , loại cọc , biện pháp thi công

Từ trụ địa chất và tra bảng ta có : Lớp 1 là đất lấp , bỏ qua

Lớp 2 là sét pha dẻo mềm, có qc = 1830 kPa 2 = 30 Lớp 3 là cát pha, dẻo cứng , có qc = 2040 kPa 3 = 40

Lớp 4 là cát hạt nhỏ , chặt vừa, có qc = 4310 kPa 4 = 100 Lớp 5 là cát hạt trung , chặt vừa, có qc = 8450 kPa 5 = 100 Thay vào công thức ta có :

1830

P = 1,2*( 5,95 +

20407,3 + 43105,6

8450

+ 1,6 ) = 1367,1 KN

XQ30

40 100

100

1334,17 380,25

PX =

2,7

= 635 KN < PVL

Vậy sức chụi tải của cọc là : PX = 635 KN

4. Xác định số lượng cọc và bố trí cọc cho móng

Để các cọc ít ảnh hưởng lẫn nhau, có thể coi là các cọc đơn, các cọc được bố trí trong đài sao cho khoảng cách giữa tim các cọc đảm bảo 3d, với d là đường kính cọc.

PCPT

635

(3 0,3)2

áp lực tính toán do phản lực đầu cọc tác dụng lên đáy đài:

Ptt =784 (KN / m2 ).

(3.d )2

Diện tích sơ bộ của đáy đài:

N tt

1665,34 2

Fsb

1,93(m )

ptt

.h.n

784

20 1,45

2,05

1,1

Trong đó: h : là độ sâu trung bình đáy đài : h = (2,05 + 1,45) / 2 (m). n = 1,1 là hệ số vượt tải.

tb = 20 (KN/m2) là giá trị trung bình của trọng lượng riêng của đài cọc và đất trên đài.

Trọng lượng tính toán sơ bộ của đài và đất trên đài :

Nttsb= Fsb h tb= 1,932,0520 = 73,51 (KN).

Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài:

Ntt = Ntt tt

0+ N sb= 1665,34 +73,51 = 1738,85 (KN).

Số lượng cọc sơ bộ:

N tt

PCPT

(1,2

1,5) 1738,85

857,21

(1,2

1,5)x2,02 (cọc)

: hệ số có kể đến ảnh hưởng của mômen . = 1,2 1,5 chọn số cọc n ' = 4 cọc để bố trí cho móng.

+ Bố trí cọc trong các đài cọc phải thoả mãn các yêu cầu sau:

- Khoảng cách giữa 2 tim cọc 3d = 300 = 900 (mm).

- Khoảng cách từ mép đài đến tim cọc gần nhất 0,7d = 300 = 210 (mm).

Chọn 250 (mm).

- Mặt bằng bố trí cọc:

250

900

250

450

250

1400

700

- Diện tích đài thực tế:

F®’ = 1,4 = 1,96 (m2).

- Kích thước đài : l x b x h = 1,4 1,0 m3

* b

56,98

17*1,4

Kiểm tra độ sâu đặt đài :

hmin

= 0,7*tg(450 - /2 )

= 0,7*tg(450 – 0 )

= 1,05 m

chiều sâu đáy dài so với mặt đất tự nhiên là : hm = 1,45 m > hmin = 1,05 m , thoả mãn. Xác định tải trọng làm việc của cọc.

Theo các giả thiết gần đúng coi cọc chỉ chịu tải dọc trục và cọc chỉ chụi kéo hoặc nén Trọng lượng bản thân của đài và đất trên đài:

N®tt = F®’htb

= 1,96{(2,05+1,45)/2} 20 = 75,46(KN).

Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài:

Ntt= 1665,34+75,46= 1740,8 (KN).

Mô men tính toán xác định tương ứng với trọng tâm diện tích tiết diện các cọc tại đế đài: Mtt = M0tt+Q0tt h® = 203,1 +56,98 1 = 260,08 (KN.m).

M tt x

1740,8

260,08 0,45

4 0,452

Lực dọc truyền xuống các cọc dãy biên là:

Ntt

Ptt y max

max min

n'c

max

min

582,92 kN ( cọc 2 và 4 )

293,95kN > 0 ( cọc 1 và 3 )

Kiểm tra cọc trong giai đoạn sử dụng

Ta thấy Pttmin= 293,95(KN) >0 không phải kiểm tra điều kiện chịu nhổ. Trọng lượng tính toán của cọc , có kể đến đẩy nổi :

Pc = 0,3 0,3 (15*19,7+0,75*25) 1,1 = 31,11 (KN).

Trọng lượng đất bị cọc chiếm chỗ :

P® = 0,3 0,3 (18,2x0,75 + 8,34*5,2+8,897*7,3+9,499*5,6 + 9,946*1,6) 1,1 = 18,92 (KN).