Bài tập Móng cọc

1 BÀI TẬP MÓNG CỌC CBGD: TS. Lê Trọng Nghĩa BÀI 1 Cho 1 cọc BTCT có kích thước 30cm x 30cm, dài 18m (gồm 2 đoạn cọc 9m nối lại, cốt thép trong cọc gồm 4φ16 (4×2.01cm2), bê tông cọc mác 300 có Rn = 13MPa, cường độ Ra = 80 MPa), được ép vào nền đất có 2 lớp như hình vẽ: -Lớp 1: Dày 11m có các chỉ tiêu: c = 17 kN/m2; ϕ = 70, trọng lượng riêng trên MNN γ = 17 kN/m3, và dưới MNN γsat = 18 kN/m3. -Lớp 2: Chiều dày lớn và có các chỉ tiêu như sau: c = 10kN/m2; ϕ = 200 (Nc = 17,69; Nq = 7,44; Nγ =5), γsat = 20 kN/m3. Mực nước ngầm cách mặt đất 4m. Cho trọng lượng riêng của nước γw =10 kN/m3 và trọng lượng riêng của bê tông là γbt = 25 kN/m3. Các lớp đất cố kết thường có hệ số áp lực ngang K0 = (1-sinϕ) và qp =1,3c.Nc + σ’vp.Nq + 0,4γ’.dp.Nγ Câu 1) Tính sức chịu tải cho phép của cọc theo vật liệu (kN), cho biết hệ số uốn dọc ϕ = 0,85. Câu 2) Tính sức chịu tải cực hạn của cọc (kN) theo chỉ tiêu cường độ của đất nền, bỏ qua trọng lượng của cọc. BÀI 2 Cho một móng cọc BTCT gồm 6 cọc được bố trí như hình vẽ. Móng cọc chịu tác dụng của tải trọng Ntt = 3800 kN, Mytt = 160 kNm, Hxtt = 140 kN. Đài dày 0,5 m, độ sâu chôn đài 1,5 m. Bỏ qua phần áp lực đất bị động Ep . - Bê tông đài cọc dùng mác 300 có Rn =13 MPa, Rk =1MPa. Thép trong đài cọc dùng Ra =280MPa, cọc ngàm vào đài là 10cm. Trọng lượng riêng trung bình của đất trên đài và đài cọc lấy 22kN/m3. Kích thước cột bc×hc = 40cm×60cm. Cọc có kích thước 30cm×30cm, khoảng cách giữa các cọc là 3d, khoảng cách giữa hai hàng là 4d, khoảng cách từ mép cọc biên đến mép đài là d/2 cho cả 2 phương (d: cạnh cọc). Hệ số vượt tải n =1,15. Câu 1) Xác định tải trọng tác dụng lên cọc số 1 và số 2. Câu 2) Xác định lực gây xuyên thủng (kN) (cho toàn bộ đài cọc). Câu 3) Xác định lực chống xuyên (kN) của đài (cho toàn bộ đài cọc) Câu 4) Tính diện tích cốt thép theo phương cạnh dài của đài (cm2), lấy γ = 0,9. Câu 5) Xác định kích thước của móng khối qui ước khi đất nền có các đặc trưng như Bài 1. Lớp 2 Lớp 1 9m 9m 2m 4mMNN Lôùp 2 Lôùp 1 8m + + y x H tt x y tt M ttN hc bc 2 1 4d 3d3d 8m 1. 0m 0, 5m 2 BÀI 3 Một móng cọc đóng BTCT gồm 9 cọc vuông (d =0.3m) được bố trí như hình Bài 2, khoảng cách giữa 2 tâm cọc là 3d, khoảng cách giữa tâm cọc biên và mép đài là d. Cọc xuyên qua lớp sét dẽo mềm và cấm vào lớp sét dẽo cứng. Mực nước ngầm (MNN) nằm tại mặt phẳng đáy móng. Lớp sét dẽo mềm (lớp 1) dày 17.5m có các đặc trưng: γt =16.5kN/m3, γsat=17.5kN/m3, φ' =200, c' =0 và OCR=1 Lớp sét dẽo cứng (lớp 2) có các đặc trưng: γsat =20kN/m3, φ' =280, c' =0 và OCR =3 Tải trọng tại chân cột: Ntt =2700kN, Mtt =150kN.m và Htt =200kN Hệ số giảm tải n =1.15. Bêtông đài cọc M300 có Rn =13MPa, Rk =1MPa Thép trong đài AII có Ra =280MPa. Trọng lượng riêng trung bình của khối bê tông và đất nền trên đáy móng γtb =22kN/m3; trọng lượng riêng của bê tông γbt =25kN/m3. Đoạn cọc ngàm vào đài là 10cm và chọn a =15cm. Cho các công thức sau: Ma sát đơn vị xung quanh cọc: ( ) φ′φ′−×σ′= tansin1 OCRf vs + c' Sức chịu mũi đơn vị: γγσ NdNcNq cqvp ′+′+′= φ' =280 : Nq =25.80, Nc =14.72, N γ =16.72 Xác định: Câu 1. Xác định lực ma sát đơn vị fs1 (kN/m2) do đất gây ra tại giữa đoạn cọc trong lớp đất 1. 37.5 20.3 36.7 39.5 Câu 2. Xác định lực ma sát đơn vị fs2 (kN/m2) do đất gây ra tại giữa đoạn cọc trong lớp đất 2. 175.8 64.6 84.2 13.4 Câu 3. Cường độ chịu mũi của đất nền dưới mũi cọc qp (kN/m2) 10388.1 10800.9 8918.9 5203.7 Câu 4. Xác định sức chịu tải cho phép (kN) của một cọc đơn theo các đặc trưng cơ học của nền đất, cho hệ số an toàn FS =3. Bỏ qua trọng lượng bản thân của cọc. 1413.8 889.2 471.3 640.5 Câu 5. Lực tác dụng lên các cọc số 1 293.3 272.2 238.9 260.0 Câu 6. Lực tác dụng lên các cọc số 6 382.2 327.8 361.1 348.9 Câu 7. Kiểm tra sức chịu tải của cọc đơn 1.5m 16m 5.5m 0.9m 3d 3d d d 8d 3d 3d d d 8d MNN Lớp 1 Lớp 2 600 50 0 d d ttN ttMttH 1 2 3 4 5 6 7 8 9 hình Bài 3 3 Pmax = 348.9 kN 0 : cọc không chịu nhổ Pmax = 382.2 kN < Qa Pmax = 321.1 kN < Qa Câu 8. Kiểm tra sức chịu tải của nhóm cọc QaG = 4190.8 kN > ttdN QaG = 3083.7 kN > ttdN QaG = 5818.0 kN > ttdN QaG = 2250.5 kN < ttdN Câu 9. Xác định kích thước của đáy móng khối quy ước Lqư × Bqư (m×m) 6.24m×6.24m 6.54m×6.24m 19.5m×19.5m 6.54m×6.54m Câu 10. Kiểm tra xuyên thủng của đài móng tháp xuyên bao trùm tất cả đầu cọc tháp xuyên không bao trùm tất cả đầu cọc Pxt > Pcx: đài bị xuyên thủng cả 3 câu đều sai Câu 11. Tính toán diện tích cốt thép chịu lực (cm2) theo phương cạnh dài của đài móng. Diện tích cốt thép tính gần đúng theo công thức 09.0 hR MF a a = . 31.2 34.4 27.4 36.4 BÀI 4 Một móng cọc khoan nhồi BTCT đường kính d =0.8m gồm 6 cọc được bố trí như hình Bài 2, khoảng cách giữa 2 tâm cọc là d +1m, khoảng cách giữa tâm cọc biên và mép đài là d. Cọc xuyên qua lớp sét dẽo mềm và cấm vào lớp sét dẽo cứng. Mực nước ngầm (MNN) nằm tại mặt đất. Lớp sét dẽo mềm (lớp 1) dày 20m có các đặc trưng sau: γsat =18kN/m3, φ' =250, c' =0 và OCR=1 Lớp sét dẽo cứng (lớp 2) có các đặc trưng như sau: γsat =19.5kN/m3, φ' =280, c' =0 và OCR =3 Tải trọng tại chân cột: Ntt =9500kN, Mtt =750kN.m và Htt =1000kN Hệ số vượt tải n =1.15. Bêtông đài cọc M300 có Rn =13MPa, Rk =1Mpa, trọng lượng riêng của bê tông γbt =25kN/m3 Thép trong đài cọc AII có Ra =280MPa. Đoạn cọc ngàm vào đài là 10cm và chọn a =15cm. Cho các công thức sau: Ma sát đơn vị xung quanh cọc: ( ) φ′φ′−×σ′= tansin1 OCRf vs + c' Sức chịu mũi đơn vị: γγσ NdNcNq cqvp ′+′+′= φ' =280 : Nq =25.80, Nc =14.72, N γ =16.72 Xác định: hình Bài 4 1 32 4 5 6 19m 11m d+1m d d 4d+2m d+ 1m d 3d +1 m MNN Lớp 1 Lớp 2 80 0 d ttN ttMttH 1500 d+1m 1.5m d 1m 4 Câu 12. Xác định lực ma sát đơn vị fs1 (kN/m2) do đất gây ra tại giữa đoạn cọc trong lớp đất 1. 21.5 3 22.62 50.89 48.46 Câu 13. Xác định lực ma sát đơn vị fs2 (kN/m2) do đất gây ra tại giữa đoạn cọc trong lớp đất 2. 227.5 64.6 103.7 130.5 Câu 14. Cường độ chịu mũi của đất nền dưới mũi cọc qp (kN/m2) 6744.8 15082.9 6525.5 6951.2 Câu 15. Xác định sức chịu tải cho phép của một cọc đơn theo các đặc trưng cơ học của nền đất, cho hệ số an toàn FS =3. Bỏ qua trọng lượng bản thân của cọc. 7438.4 7386.4 2479.5 2462.1 Câu 16. Lực tác dụng lên các cọc số 1 1479.2 1270.8 1560.2 1351.9 Câu 17. Lực tác dụng lên các cọc số 6 1976.9 1687.5 1768.5 1895.8 Câu 18. Kiểm tra sức chịu tải của cọc đơn Pmax = 1895.8 kN 0 : cọc không chịu nhổ Pmax = 1976.9 kN < Qa Pmax = 1798.0 kN < Qa Câu 19. Kiểm tra sức chịu tải của nhóm cọc QaG = 10193 kN ttdN QaG = 30795 kN > ttdN QaG = 30580 kN > ttdN Câu 20. Xác định kích thước của đáy móng khối quy ước Lqư × Bqư (m×m) 11.3m×9.5m 12.1m×10.3m 7.8m×6.0m 33.9m×32.0m Câu 21. Kiểm tra xuyên thủng của đài móng tháp xuyên bao trùm tất cả đầu cọc tháp xuyên không bao trùm tất cả đầu cọc Pxt > Pcx: đài bị xuyên thủng cả 3 câu đều sai Câu 22. Tính toán diện tích cốt thép chịu lực (cm2) theo phương cạnh dài của đài móng. Diện tích cốt thép tính gần đúng theo công thức 09.0 hR MF a a = . 111.5 117.02 127.4 136.2