Chương 8: THIẾT KẾ MÓNG CỌC ĐÀI THẤP. (Tại cột III –1– E) (Với: N= 68 (T), M= 6.2 (T.m), Q= 8.2 (T)). I. Chọn các thông số ban đầu: 1. Chọn chiều sâu đặt cọc, loại cọc, chiều dài và tiết diện: - Xét với cọc đúc sẵn và đặt móng gần hố khoan 2. - Căn cứ theo hồ sơ đòa chất ta nhận thấy từ lớp đất 2 đến lớp đất 5 là những lớp có loại đất tốt, chiều dày giữa chúng là tương đối dày và tải của công trình đặt xuống là không lớn lắm. Do đó, ta chọn chiều dài của cọc là: 18m. Ta dùng 2 đoạn cọc nối với nhau và mỗi đoạn dài: 9m. - Ngàm đầu cọc vào đài 10cm, và đập vỡ đầu cọc 50cm để cho dư ra cốt thép của cọc dùng cho việc ngàm cọc vào đài. Vậy chiều dài tính toán của cọc từ đáy móng trở xuống là: 18 – (0,1 + 0,5)= 17,4m. - Cốt thép dọc cọc : 4 18 Fa = 10,174cm2). - Chọn cọc có tiết diện: 30x30 cm. - Chọn cột có tiết diện: 40x40 cm. - Chọn bề dày đài là: 1m. - Sử dụng thép AII có : Ra=2700 (KG/cm2). - Sử dụng bê tông đúc cọc mác 300 có: Rn=130 (KG/cm2), Rk=100 (KG/cm2). 2. Xác đònh chiềûu sâu đặt đế đài: Để tái tác dụng lên các đầu cọc chỉ còn là tải đứng thì áp lực đất bò động Ep phải đủ lớn để triệt tiêu tải ngang Q, nghóa là: Ep  Q. Do đó: độ sâu đặt đài phải thỏa mãn điều kiện của móng cọc đài thấp là: h ≥ 0,7hmin Chon lớp đất mặt với  =1,79 (T/m3 ). 3 4,1 36,26,0 3933,084,16,26,079,1 m T          Với: hmin = tg(45 0 - 2  ) b Q . 2  = tg(45 0 - 2 9  ) 2.4,1 4,9.2 = 2.64(m.)  h≥0,7hmin=1,8(m.) Trong đó: - chọn b=2m. Vậy: độ sâu đặt đài là: h=2m. II. Xác đònh sức chòu tải cọc theo vật liệu và theo đất nền: 1. Theo vật liệu làm cọc: Sức chòu tải của cọc: PVL =  ( RaFa + RbFb ). Với  là hệ số uốn dọc phụ thuộc vào độ mảnh  của cọc. CHON 7.0   Mặc khác: - Fa: diện tích mặt cắt ngang của tất cả cốt dọc. Fa          4 . 4 2 d    2 2 174,10 4 8,1. 4 cm           . Ra = 2700(KG/cm2). - Fb: diện tích mặt cắt ngang của bê tông cọc. Fb = Fcọc – Fa = 900 – 10,174 = 889,826(cm2). Rb = 130(KG/cm2).  PVL = 0,7.(2700.10,174 + 130*889,826) = 101000(KG). PVL =101(T). 2. Theo đất nền: Tính theo phụ lục B. Sức chòu tải cực hạn của cọc xác đònh theo công thức: Qu = Qs + Qp –W = As.fs + Ap.qp -W Sức chòu tải cho phép của cọc xác đònh theo công thức : Qa = s s FS Q + W FS Q P P  Trong đó: Qs là tổng lực ma sát của đất dưới thân cọc, và: Qsi = sisi fA  si A tổng diện tích mặt ngoài của thân cọc, và: si A =4.d.li. si f lực ma sát đơn vò của lớp đất thứ i lên 1m 2 bề mặt thân cọc. Và: . / avsisi ctgkf   Đối với cọc đóng ép với mật độ dày thì:   isi k  sin14.1  . Qp là sức chòu tải mũi cọc, và Qp=qp.Ap. - Ap diện tích mặt cắt ngang của cọc - qp sức chống đơn vò của đất ở dưới mũi cọc. Và: 4,0 3,1 /   NdNNcq qvpcp  (coc vuong) W là trọng lượng bản thân cọc. F s S = 1,5 ÷ 2,0 –hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên. FSp = 2,0 ÷ 3,0 - hệ số an toàn cho sức kháng của đất dưới mũi cọc. Chon lớp đất mặt với  =1,79 (T/m3 ). 1m 5.5m 7.7m 3m 1.4m 0.6m 1.2m lớp 1 lớp 2 lớp 3 Tính: - Ma sát giữa cọc và đất nền: + Trọng lượng 1 cọc : W=0.3*0.3*17,4*(2.5-1) = 2,349(T) ( 2.5-1) dung trọng đẩy nổi của BT vì cọc đặt dưới mực nước ngầm. +Tính Qp : =Ap * p q với qp cường độ chòu tải của đất dưới m cọc được tính theo công thức : qp = 1,3 c cN + vp q p N d N     4,0  c N , q N , N  được tra từ bảng các hệ số sức chòu tải của TERZAGHI. *. Do cọc đặt ở lớp đất thứ 3 có =15 0 C =3,43 ( 2 m T ) , bh  =1.952 ( 3 m T ) c N =12,861 , q N =4,446 , N  =2,5 2014,17952.15,597,17,79,1384,16,279,16.0   VP  Thế các giá trò vào biểu thức trên ta được: 2 34.14513.05,24,0446,420861,1234.33.1 m T q p  vậy Qp=0.3*0.3*145.34=13,08(T) Tính Qs=  Aifsi Với Ai=4*d*li(li bề dày lớp đất mà cọc xuyên qua) Trong đó lực ma sát fs được xác đònh như sau : fs=Ca+ n tg  a =Ca+Ks v tg  a với Ks=(1-sin  ) 1.4 +Ca, a , lực dính và góc ma sátcủa cọc với đất , đối với cọc BT cốt thép thì Ca=C, a=.C,  là lực dính và góc ma sát của đất . + v  ứng suất có hiệu do trọng lượng bản thân của đất theo phương thẳng đứng có điểm đặt tại giữa lớp đất mà cọc đi qua . Lớp 1 :có bề dày 6,2m )(608.137.22,43.04 7.266,1813.5158,0)9sin1(4.1)1(4.1 )(813.55.115.197.084,16,279,16.0 158,0,/66,1 9,/97,1,/84,1,/79,1 122 2 1 1 / 111 2 1 / 1 2 1 0 1 333 1 TfsAQ m T CtgSinf m T tgmTC mTmTmT S v S v bh tc          Lớp2 :có bề dày 7.7m TfAQ m T CtgSinf m T tgmTC mT SS v S v bh 74.1792.17,73.04 92.123,031.453,0)28sin1(4.1)1(4.1 31.4105,8933.085,397.0384,16,279,16,0 53.0,/23,0 28,/933,1 232 2 2 2 / 222 2 2 2 2 2 0 2 3          Lớp 3:có bề dày 12.1m nhưng phần cọc cắm vào lớp đất là 5,5 m TfAQ m T SinCtgSinf m T tgmTC mT SS V S V bh 76.2646.45,53.04 46.434,396.3274,0)151(4,1)1(4.1 96.3165,1497.075,2933.07,797.0384,16,279,16,0 274,0,/34,3 15,/97.1 443 2 3 3 / 333 2 3 / 4 2 3 0 3 3          TQQQQ sssS 108.5876.2674.17608.13 321  Khả năng chòu tải cực hạn của đất nền: Qu = Qs + Qp - W = 58.108+ 13,08 – 2,349 = 68.839(T) Vậy: sức chòu tải cho phép của cọc là: )(065.31349,2 3 08,13 2 108.58 3 2 TW Q Q Q p s a  Ta có:   TP vl 101 > Qu= 68.839 (T) Vì khả năng chòu lực của cọc = min(Pvl, Pđn). Vậy sức chòu tải của cọc phải lấy theo sức chòu tải của đất nền xung quanh cọc và bằng: 57,355(T). . đất nền: Qu = Qs + Qp - W = 58. 1 08+ 13, 08 – 2,349 = 68. 839(T) Vậy: sức chòu tải cho phép của cọc là: )(065.31349,2 3 08, 13 2 1 08. 58 3 2 TW Q Q Q p s a  Ta có:   TP vl 101 > Qu= 68. 839. đất mà cọc đi qua . Lớp 1 :có bề dày 6,2m )(6 08. 137.22,43.04 7.266, 181 3.51 58, 0)9sin1(4.1)1(4.1 ) (81 3.55.115.197. 084 ,16,279,16.0 1 58, 0,/66,1 9,/97,1, /84 ,1,/79,1 122 2 1 1 / 111 2 1 / 1 2 1 0 1 333 1 TfsAQ m T CtgSinf m T tgmTC mTmTmT S v S v bh tc          Lớp2. 7.7m TfAQ m T CtgSinf m T tgmTC mT SS v S v bh 74.1792.17,73.04 92.123,031.453,0)28sin1(4.1)1(4.1 31.4105 ,89 33. 085 ,397.0 384 ,16,279,16,0 53.0,/23,0 28, /933,1 232 2 2 2 / 222 2 2 2 2 2 0 2 3          Lớp