Đang tải... (xem toàn văn)
Bài giảng Nền móng - Chương 4: Tính toán móng cọc cung cấp cho người học các kiến thức về tính toán kiểm tra cọc trong quá trình thi công, các bài tập áp dụng, cọc nhồi. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
0.00 m Móng gồm 12 cọc bố trí hình vẽ: -1.20 m 120 00 400 Tính toán kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc ép BTCT tiết diện 25 25 25x25cm d øi 12m dà 12 (tính (tí h từ t ø đá đ ùy đà đ øi)): Q0 800 BÀI TẬP AP BAI ÁP DỤ DUNG NG N0 M0 Bê tông cọc (mác 300#) Cốt thép cọc bố trí Φ18 T ûi trọ Tả t ng tính tí h toá t ùn tạ t i cốát mặët đấ đ át l ø: N0 = 300T ; M0 = 35 Tm vaø Q0 = T 1350 10 11 12 250 (Ghi chú: Bê tông M300# có Rn = 130 kG/cm2; cốt thép AII có Ra= 2800 kG/cm2) 2000 750 Kích thước đài Bđ x Lñ x hñ = 2m x 3.2m x 0.8m ; chôn sâu 1.2m 750 250 SCT cua cọ cocc tính toan toán theo nen đat đất [P] = 29 T 250 900 900 900 250 3200 Baûng sinh viên tự điền Cọc Tọa độ Pi (T) Tr.lượng cọc gc (T) coc xi (m) -1.35 yi (m) 0.75 19.64 1.875 -0.45 45 75 0.75 21 89 21.89 875 1.875 0.45 35 1.35 0.75 75 0.75 24.15 26 40 26.40 1.875 875 1.875 … … … … … 10 11 -0.45 -0.75 21.89 1.875 0.45 -0.75 24.15 1.875 12 1.35 -0.75 26.40 1.875 xi2 yi2 12.15 Max Pi = 26.4 Min Pi = 19.64 4.5 Tính toan 4.8.5 toán kiem kiểm tra đai đài cọ cocc Ntt 45o Ntt h0 Sơ đồ xác đònh ò chiều cao làm việc đài 45o h0 N0 M0 Hđ a Theo Th sơ đồ đ phá h ù hoạ h i d ứng suấát ké k ùo hoặ h ëc ké k ùo hí h (đâm thủng / ép thủng) h0 Việc xác đònh ứng suất kéo kéo mặt nghiêng cần can can cư vao vào sơ đo đồ bo bố trí coc cọc cụ cu the thể c2 Trường hợp kiểm tra theo hai phía, chiều cao đài phải thỏa mãn điều kiện: Q = Pđt ≤ Qb = Pcñt ac bc c1 Pdt ≤ Pcct = α1 ( bc + c2 ) + α ( ac + c1 ) ho Rk Q = Pđt (lực đâm thủng) tổng phản lực cọc nằm phạ ngoai pham m vi cua thap tháp đam đâm thung thủng Rk = cường độ tính toán chòu kéo bê tông c1, c2: Khoảng cách mặt từ mép cột đến đáy tháp đâm thủng; α1, α2: Các hệ số xác đònh theo α1 = 1,5 h 1+ o c1 α = 1,5 h 1+ o c2 Khi c1 > h o c > h o lấy ho h = o = c1 c2 đểå tính, tức coi tháp đâm thủûng có góc nghiêng 45o α1 hoặëc α = 2,12 , Khi c1 < 0,5h o hoaëc c < 0,5 h o lấy c1 = 0,5ho c2 = 0,5ho để tính với ý rằng: tăng khả chống cắt theo góc nghiêng tháp đâm thủng có giới hạn, α1 α = 3,35 Giá trò αi khoảûng: 2,12 ≤ αi ≤ 3,35 a2 Hoặc tính gan a2 gần đung sau: Trường hợp tải trọng lệch tâm, nguy g y hiểm xuất phía có Pmax → cần kiểm tra phía có Pmax k: hệ số độ nghiêng mặt phá hoại, k = f(c/ho) Tra bảng IV.8 c: bề rộng hình chiếu mặt phẳng phá hoại Điều kiện kiem Đieu kiểm tra: Q (≡ Pñt) ≤ Pcñt = k.Rk btb ho Trong btb xác đònh sau: + Nếáu bc + 2ho > b: btb = (bc + b)/2 + Neáu bc + 2ho ≤ b: btb = (bc + ho) Pđt = tổng phản lực cọc nằm tiết diện nghiêng hc + 2h0 Hình không gian tháp xuyên nghiêng góc 450 N0 M0 Hđ b Hang b Hàng cọ cocc chọ chocc thung thủng theo mặt nghieng nghiêng tư từ mep mép hàng cọc chòu tải tới mép cột h0 Điều kiện kiểm tra: Q ((≡ Pñt) ≤ Pcñt = β β btb ho Rk Trong g β hệä số không thứ nguyê g y n đượïc xác đònh: ò ho c β = 0,7 + + Khi c < 0,5h 5ho β đượ đươcc tính theo c = h0 + Khi c > ho β tính theo h0/c β không nhỏ hơ 0,6 06 ac bc c = c1 h0 h0 Hñ N0 M0 Hñ N0 M0 ac ac bc bc c1 c Tính toán thép đài cọc Cốát th C théùp t đ øi chủ đà h û yếáu chòu hò môâ men uốán d phả h ûn lự lư c đầu cọc gây c2 c Tính toán thép đài cọc Sơ đồ tính thép đài cọc I Sơ đồ tính dầm conson ngàm mép cột Như hình vẽ: Fa (II-II) P11 + …+ P15 II 10 Fa (I-I) 11 12 13 L 14 I P5 + P10 + P15 P4 + P9 + P14 15 B II Xet X ùt maëët ngam ø I - I, I II - II T Trong đ ù đo: Tính MI-I, MII-II P0,i : Phản lực tính toán tác dụng lên cọc không kể trọng lượng thân cọc lớp đấát phủ từ đáy đài trở lên: M max = k P 0i 0, × ri i =1 P Diện tích cố cott thep thép can cần thiet thiết Fa = i M tty x i N 0tt M ttx yi = + + n n n i=1 yi i=1 x i M max 0,9 × Ra × ho Ra: cường độ tính toán cốt thép h0 : chiều cao làm việc đài h0 = h - abv 12 11 250 10 2500 100 00 Lời giảûi 250 (Ghi chú: Bê tông B22.5 có Rn = 130 kG/cm2 ; Rk = 11 kG/cm2) 25 50 250 Lớp bảo vệ cốt thép đáy đài abv=10cm 2500 N0 = 350T vaøø M0 = 40 Tm T 1000 Cột tiết diện 40cmx60cm Tải trọng tính toán cốt mặt đất là: 250 1000 1000 3500 1000 250 1200 ??? ??? -1.20 m 100 Bê tong Be tông đai đài B22.5 B22 (mac (mác 300#) ) Cọ Cocc tiet tiết diện 25x25cm 25x25cm 1000 Tính toán kiểm tra chiều cao đài cọïc chọïn cốt thép cần thiết cho đài móng bố trí hình vẽ: 0.00 m 100 00 BÀI TẬP AP BAI ÁP DỤ DUNG NG N0 M0 P i Dễ thấy: 350 40 × 1,5 = + = 33,17 T 12 (1,52 + 0,52 ) P0,3 = P0,7 = P00,11 11 = P0,2 = P0,6 = P0,10 Pi (T) P0,i (T) 1.00 23.63 25.17 -0.50 1.00 25.95 27.83 0.50 1.00 28.27 30.50 1.50 1.00 30.59 33.17 … … … … … 10 -0 50 -0.50 -1 00 -1.00 25 95 25.95 27 83 27.83 11 0.50 -1.00 28.27 30.50 12 50 1.50 -1.00 00 30 59 30.59 33 17 33.17 xi2 15.00 xi (m) yi (m) -1.50 M tty x i N 0tt M ttx yi = + + n n n y i=1 i i=1 x i P0,4 = P0,8 = P0,12 T a độ Tọ đ ä Cọc 350 40 × 0,5 + = 30,5 T 12 (11,5 52 + 00,5 52 ) 350 40 × 0,5 = − = 27,83 T 12 (1,52 + 0,52 ) yi2 8.00 N0 M0 0.00 m 400 Giả sử chiềàu cao đài h = 0,8m → h0 = h - abv = 0,7 [m] 12 11 250 1000 2500 1000 10 100 00 1000 ho c2 α = 1,5 + 250 h 1+ o c1 100 00 α1, α2: Các hệä số xác đònh ò theo α1 = 1,5 15 2500 Rk = cương ườ độ đ ä tính tí h toan t ù chòu hò keo k ù củûa bê b â tô t âng 250 Pđt ((lựïc đâm thủng) tổng phả p n lựïc cọïc nằm ngoà g i phạm vi tháp đâm thủng 25 50 100 -1.20 m 250 Pdt ≤ Pcctt = α1 ( bc + c2 ) + α ( ac + c1 ) ho Rk 800 a Tính toan a toán đam đâm thủ thung ng cua cột: 1000 3500 1000 250 1200 Taii trọ Tả ng tac tác dung dụng len lên coc cọc khô khong ng ke kể trọ ng lượ lương ng ban than thân cọc lớp đất phủ từ đáy đài trở lên: N0 M0 1000 1000 1200 800 10 25 50 1000 2500 1000 2500 2500 100 00 250 25 50 1000 12 11 250 250 250 1000 1000 3500 250 1000 3500 N0 M0 N0 M0 400 0.00 m 00 80 -1.20 m 25 50 250 1000 1000 3500 1000 250 P3+P7+P11 P4+P8+P12 250 1000 1000 250 40x60 12 11 10 1000 1000 1000 250 ??? P1+P2+P3+P4 1000 2500 250 250 ? 250 12 11 2500 100 00 10 2500 1000 1000 1 100 00 250 100 100 -1.20 m 1200 800 400 0.00 m 250 250 1200 1000 250 10 100 00 100 00 12 11 250 2500 100 00 250 1000 1 100 1200 800 -1.20 m 100 -1.20 m 400 0.00 m 400 0.00 m N0 M0 r1 = 0.2m r2 = 1.2m 2m r3 = 0.8m Maë M ët caéét I – I: I M I −I = = (P 03 0,3 Mặt cắt II – II: + P0,7 + P0,11 11 ) × r1 + ( P0, + P0,8 + P0,12 12 ) × r2 ( 30,5 + 30,5 + 30,5) × 0, + ( 33,17 + 33,17 + 33,17 ) × 1, = 137.71 T.m 0,1 + P0, + P0,3 + P0, ) × r3 ( 25,17 + 27,83 + 30,5 + 33,17 ) × 0,8 = = 93.33 T.m Diện tích cốt thép cần thiết Fa = (P M II − II = Diện tích cốt thép cần thiết 137, 71 137 = 78,1 cm 0,9 × 28000 × 0, 93,33 93 33 = 52,9 cm 0,9 × 28000 × 0, Fa = Chọn 25∅20 a100, có Fa = 78,5 cm2 Chọn 21∅18 a170, có Fa = 53,4 cm2 4.8.6 Tính toán kiểm tra tổng thể móng cocï 00 m 0.00 Cách 1: Cach 100 -1.20 m Có hai cách xác đònh móng khối quy ước: 1200 800 400 a Xác đònh móng khối quy ước 21∅18 170 21∅18a170 ϕtb 250 α = n ϕtb = ϕi li i =1 n l Kích thước khối móng quy ước: 25∅20a100 250 1000 2500 i =1 ∅10a200 ∅10 0a200 1000 i 250 1000 1000 1000 250 Lqö = L’ + (2L).tgα Bqö = B B’ + (2L).tg (2L) tgα n = ϕ l i i =1 L i Ch ù thích: Chu thí h N L α Qqư Sơ đồ đ xáùc đò đònh h móng khối quy ước Q M Hm L N M Hm Nếu chiều dài cọc có lớp đấát yếáu (bùn, than bùn, …v.v) dày 30cm kích thước đáy móng quy ước giảm bằèng cáùch lấáy L làø khoảûng cách từ mũi cọc đến đáy l ùp đấ lớ đ át yếáu Q α Sơ đồ xác đònh o ng khố o i quy ướ ươcc mó Nqư Mqư Qqư Nqư Mqư L’ L’ Lqö = L L’ + 2L.tanα 2L tanα Lqö = L’ + 2L.tanα Cách 2: Khi nềàn đấát đồàng nhấát N Q Cach C ù h xacù đònh đò h mong ù quy ươc ướ tương tươ tự tư cach ù h 1, hỉ khac kh ù la l ø góc mở 30 cho loại đất kề từ độ sâu, 2L/3 2L/3 Bqư = B’ + 2(L/3).tg30 ( / ) g ° L Kích thước khối móng quy ước: Lqư = L’ + 2(L/3).tg30° M Sơ đồ xác đònh móng khối quy ước đất nềàn đồàng nhấát L/3 300 L’ Lqư = L’ + (2L/3)tan(300) Cách 2: Khi nềàn đấát yếáu nằèm lớp đấát tốát N Q Khi cọ cocc xuyen xuyên qua so số lơp lớp đat đất yeu yếu tự tưaa vao vào lơp lớp đat đất cứng, góc mở lấy 30 kể từ độ sâu 2L1/3, với L1 phần cọ phan cocc nam nằm dươi lơp lớp đat đất yeu yếu cuoi cuối cung M Đất yếu Kích thước khối móng quy ước: Sơ đo đồ xá acc đò đònh mó o ng khối quy ước đất có lớp đất yếu 2L1/3 L1 Lqư = L’ + 2(L1/3).tg30° Bqư = B’ + 2(L1/3).tg30 /3) tg30° L1/3 L’ 300 Lqö = L’ + (2L1/3)tan(300) N Cách 2: Khi đất nằèm phạm vi chiều dài cọc gồm nhiều lớp đất có sức chòu tải khác Q M Kích thước khối móng quy ước: Lqư = L’ + L1/3 + 2(L1/3).tg30° Sơ đồ xác đònh móng khối quy ươc ước đấ đatt nề nen n gồ gom m nhiều lớp đất có sức chòu tải khác L1 Bqö = B B’ + L1/3 + 2(L1/3).tg30° 2L1/3 L1/3 300 L’ Lqö = L’ + L1/3 + (2L1/3)tan(300) b Kiem b Kiểm tra cương cường độ va on ổn đònh Trong đo: đó: Điều kiện kiểm tra (tương tự móng nông): ptb ≤ Rđ Nqu, Mx-qu, My-qu: Tải trọng đáy móng khối quy ước Mx-qu = Mx pmax ≤ 1,2 Rñ Nqu = N + Σ(Lqu.B Bqu - Fc).l ) li.γγi + Qc ptb, pmax: áp lực tiếp xúc trung bình, áp lực tiếp xúc lớn đá mong đay móng khoi khối quy q ươc ước Rđ: sức chòu tải tính toán đất đáy móng khối quy ước ptb ( = ptx ) = N qu Fqu pmax,min = ptb ± = N qu M x − qqu Wx − qu ± N, Mx, My: tải trọng đáy đài Qc: tổng trọng lượng cọc đài, Qc = nc.Fc.γbt γi: trọ ng lượ lương ng rieng riêng cua lơp lớp thư thứ i; l i: chiều dài đoạn cọc nằm lớp thứ i Wx = M y − qu q M x − qu = α1 Nγ Bqu γ + α N q q + α N c c q: phụ tải: q = γtb.Hm; γ: trọng lượng riêng đất mũi cọc; Nγ, Nq, Nc: hệ so số sưc sức chòu tai tải = f(ϕ); ϕ, c: góc ma sát lực dính đơn vò đất mũi cọc; Lqư, Bqư: chiều dài, bề rộng móng khối quy ước α2, α3: hệ số hiệu chỉnh hình dạng móng = f(α) Wy = Lqu Bqu2 Wy − qu Trong đó: α1, Lqu Bqu Xác đònh sưc Xac sức chòu tai tải giơi giới hạ han n pgh pgh My-qu = My M y − qu Bqu L2qu 6 α1 = − 0,2 α = 1− 0,2.Bqu Lqu α2 = α3 = 1+ 0,2 α = 1+ 0,2.Bqu c Kiểm tra biến dạng Điều kiện kiểm tra (tương tự móng nông): S ≤ Sghh S: độ lún ổn đònh móng khối quy ước Sgh: độ lún giới hạn Trường hơp Trương hợp nề nen n đat đất dướ dươii đá đayy mó mong ng khoi khối đồ đong ng nhấ nhatt S = pgl Bqu (1 − μ ) ω o Eo Lqu BÀI TẬP AP BAI ÁP DỤ DUNG NG Trường hơp Trương hợp nen đat đất dướ dươii đá đayy mó mong ng khoi khối nhiề nhieu u lơp lớp S = Móng cọc h.v: Cọc tiết diện (25×25)cm, dài 12m, khoảng cách cọc 1m n Si i =1 gồm lớp: Biết đất g Lớp dày 8m, sét pha chảy B =1,2 γw = 1,75T/m3 L ùp dướ Lớ d ùi cáùt nhỏ h û qc = 850T/ 850T/m2; γw= 1,8T/m 8T/ 3; ϕ = 30o; μo = 0,3 03 Tải trọng tiêu chuẩn cột là: N0 = 250T ; M0 = 35 Tm vaø Q0 = T Kiem Kiể m tra đieu điều kiện chon chôn sau sâu cua đai, đài kiem kiểm tra đieu điều kiện ap áp lực độ lún móng khối N 0.0m hmin Với B = 1,2 coi gần ϕ ≈ Sơ đồ h.v: 1500 -11.3m 11 300 -13.0m 975 3250 5200 4200 2500 3500 Kiểm tra cương Kiem cường độ đat đất nen dươi mui mũi cọ coc: c: Cọc ngàm vào đài 0,5m hqư = 1,5 + (12 - 0,5) = 1,5 + 11,5 = 13m Chiềàu dài cọc nằèm lớp cát (lớp 2): L2 = 13,0 13 - = 5,0m 0m Kích thước khối móng quy ước: 975 975 hd ≥ 0, × 1,1m = 0, 77 m Vậy ta chọn chiều sâu chôn đài hđ = 1.5m ≥ hmin 115 500 ϕ Qo = 0, 7tg 45° − 2 γ B -8.0m 2250 Trong g ñoù: -1.5m L2/3 hd ≥ h mini M 975 Chi àu sââu tố Chiề t thiể thi åu củûa đai đ øi cọc Q Lqư = 3,25 + 2.1,7.tg30o = 5,2 m → Fqu = 21,84 m o Bqöö = 2,25 25 + 2.1,7.tg30 tg30 = 4,2m 2m ( ) Tải tiêu chuẩn thẳng đứng đáy móng khối quy ước: = N otc + ( γ tb Fqu hqu ) = 250 + ( × 21,84 ×13) = 818 T ứ suấát dươi ưng đ đaý mong ù khố kh quy ươc: ướ T Trong đ ù ño: Nd 818 = = 37, 37 45 (T / m ) Fqu 21,84 p= Mômen tạ Momen taii đay đáy đà đai:i: M ≈ M pmax = p + Trong đó: W = tc o : phụ tải, q = γtb.hqư = 1,77 x 13 = 23 (T/m2) γ = = 35 Tm M 35 = 37, 37 45 + = 39,3 39 (T/m2) W 18,93 Bqu × L2qu q γ h1 + γ h2 h1 + h2 nγ = − 0, 2 B qu nq = × 55, 22 4, = = 18,93 m3 ( ) nc = + 0, Cường độ đat Cương đất nề nen n tạ taii đay đáy mó mong ng khoi khối quy ươc: ước: pgh = n γ × Nγ × Bqu × γ + n q × N q × q + nc × N c × c = 1, 75 × + 1, × = 1, 77 T m 8+5 = − 0, 2 L qu B qu L qqu 4, = 0,84 84 5, = + 0, 4, = 1,16 5, Với ϕ = 300 tra bảng: Nγ = 19,7 ; Nq = 22,5 ; Nc = 37,2 Tính toan toán độ lun lún cua mong móng cọ coc: c: Thay số: Rd = Pgh = Fs Áp lực gây lún: ( ) 580 = 232 T m 2,5 Độ lun: lún: Kiểm tra: ( m) p = 37, 37 45 (T / m ) Rd = 232 T ( pmax = 39,3 39 T m ) Trong đo: đó: (