THUYẾT MINH ĐỒ ÁN NỀN MÓNG

Nhiệm vụ được giao: Thiết kế nền móng theo sơ đồ công trình có nội lực do tảitrọng tính toán thuộc tổ hợp cơ bản cặp nội lực nguy hiểm nhấtgây ra tại chân cột đỉnh móng theo các phương

Thuyết minh đồ án nền móng

Nội dung thuyết minh bao gồm:

A Các tài liệu dùng để thiết kế

B Thiết kế móng B3

1 Phương án móng nông trên nền thiên nhiên

2 Phương án móng cọc

3 Phương án móng nông trên đệm cát

A Các tài liệu dùng để thiết kế.

1 Nhiệm vụ được giao:

Thiết kế nền móng theo sơ đồ công trình có nội lực do tảitrọng tính toán thuộc tổ hợp cơ bản cặp nội lực nguy hiểm nhấtgây ra tại chân cột ( đỉnh móng ) theo các phương án: móngnông trên nền thiên nhiên, nền nhân tạo, và móng cọc, sau đóchọn phương án thích hợp nhất cho móng còn lại

- Tài liệu tham khảo:

+ Sử dụng giáo trình –“ Hướng dẫn đồ án nền và móng” (Trường Đại Học Kiến Trúc Hà Nội)

+ Giáo trình“ Nền và Móng “ - Trường Đại Học Kiến Trúc HN+ Tiêu chuẩn Xây Dựng Việt Nam: 10304 – 2012

Theo đề bài, ta có các số liệu tính toán :

Hệ số tin cậy chung của tải trọng là n = 1.15

Nội lực do tải trọng gây ra:

tt

tc 0x0x

- Độ lún lệch tương đối giới hạn: ∆Sgh = 0,002

- Không có tầng hầm

- Kích thước cột: 450x220(mm)

3 Đánh giá điều kiện địa chất công trình

- Theo báo cáo khảo sát địa chất công trình, giai đoạn phục vụ

thiết kế kĩ thuật thi công, khu đất xây dựng tương đối bằng

phẳng, từ trên xuống dưới gồm các lớp đất có chiều dày ít thay

đổi trong mặt bằng

Bảng 1: Bảng chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất

TT Tên

gọilớpđất

EKPa

30,1

12

29,2

14,5

Cáthạttrung

20,1 26,4 16 - - 3

8

-40000

13300

60

35-• Tính chất xây dựng của các lớp đất:

Độ sệt:

P L

L P

W W I

TT Tên gọi chiều

4 Điều kiện thủy văn

Mực nước ngầm ở độ sâu 3,5m so với cos tự nhiên nằm trong phạm vi lớp 2 (sét pha)

B Thiết kế móng B3

1 Phương án móng nông trên nền thiên nhiên:

1.1 Tải trọng xuống móng :

Móng dưới cột trục B3, tiết diện cột: 200 x 400 mm.

Tải trọng tiêu chuẩn ở đỉnh móng:

Chọn độ sâu đặt móng h=1,5m,chiều cao móng hm=0,8 m

so với cốt so với cốt ngoài nhà Khi đó đế móng đặt lên lớp đấtthứ 2 là sét pha

Hình 1 Trụ địa chất phía dưới móng.

1.2.2 Xác định sơ bộ kích thước đáy móng.

m1 hệ số điều kiện làm việc của nền đất m1 = 1,2

II = 2 =17,9 kN/m3

' II

tc sb

40 42,61.0,8

0,03472134

37,4 48,7.0,8

0,03582134

Kiểm tra về điều kiện áp lực:

Vậy thoả mãn điều kiện áp lực dưới đáy móng

1.3 Kiểm tra kích thước đáy móng theo TTGH II:

• Trọng lượng riêng hiệu quả các lớp đất:

1 7.0,9 17,9.0,6 26,04 

n bt

1,2

2 0,8009

82,7 3

98,9

9 0,0043

10 6,5 2,83 1,22 0,2314 23,90 99,50 0,00022

11 7,36 3,2 1,2 0,2248 23,2 107, 0,00174

Vậy thoả mãn điều kiện lún tuyệt đối

Hình 2: Biểu đồ ứng suất bản thân và ứng suất gây lún 1.5 Tính toán độ bền và cấu tạo móng:

Chọn chiều cao của móng là hm = 0,8m

Móng có lớp bê tông lót nên lấy lớp bảo vệ abv = 0,035 cm

Chiều cao làm việc của móng là: h0 = hm - abv = 0,8 - 0,035 =0,765 (m)

1.5.2 Kiểm tra chiều cao móng theo điều kiện chọc thủng:

•Điều kiện kiểm tra:

b b

tt tt tt

tt tt tt

2 max

2.162,45 130,2

.3,5.1,85 938,18( )6

tt I sI

Chiều dài 1 thanh là: l*= l – 2.a’ = 4,1 - 2.0,025= 4,05(m)

Khoảng cách giữa các trục cốt thép cạnh nhau là:

1

50,28125

tt II SII

o s

M A

Chiều dài 1 thanh là: b*= b – 2.a’ = 3,3 - 2.0,025= 3,25(m)

Khoảng cách giữa trục các cốt thép cạnh nhau là:

n n

Hình 7: Bố trí thép móng trên nền thiên nhiên

(320-=> chọn 350mm

Thân cọc xuyên qua:

Lớp 2 – Sét pha là: 4m

Cọc đuợc nối bởi 2 đoạn 9m

Chiều dài làm việc của cọc:

3.2 Xác định sức chịu tải của cọc.

3.2.1 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc

Với móng cọc đài thấp, cọc được tính như một thanh chịu nén đúng tâm chịu lực dọc trục Sức chịu tải theo độ bền vật liệu làm cọc:

Pv = ϕ.(Rb.Ab + Rsc.As)

Trong đó:

2

2 2

2

14500 /0,25.0,25 0,0625

280000 /0,0008044

b b s s

a)Theo chỉ tiêu cơ lí

1,2; 1

γ = γ =

cọc được hạ bằng phương pháp đóng,IL>0,5

li: chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ i

fi: cường độ sức khỏng trung bỡnh của lớp đất i trên thân cọc

Ab = 0,25.0,25=0,0625m2 : Diện tích tiết diện ngang mũi cọc.4.0,25 1

c u dn

qc : cường độ sức kháng mũi xuyên trung bình của đất trong

khoảng 3d phía trên và 3d phía dưới mũi cọc, d là đường kính, hoặc cạnh tiết diện ngang cọc

k : hệ số chuyển đổi từ sức kháng mũi xuyên sang sức kháng mũi cọc (tra bảng G.2 TCVN 10304-2014)

Ab : diện tích tiết diện ngang mũi cọc – Ab = 0,0625 m2

u : chu vi tiết diện ngang cọc – u = 4.0,3 = 1 m

fi : cường độ sức kháng trung bình (ma sát đơn vị) của lớp đát

thứ “i” trên thân cọc – fi = i

ci

q

α

qci : cường độ sức kháng mũi xuyên trung bình trong lớp đất thứ

“ i “

: hệ số chuyển đổi từ sức kháng mũi xuyên sang sức kháng thân cọc (tra bảng G.2 TCVN 10304-2014)

li : chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ “i”

Bảng 5 Xác định sức chịu tải của cọc theo kết quả

5320

66,67

)

fci: Cường độ sức kháng trên đoạn cọc nằm trong lớp đất dính thứ “i” (fci = αp.fL.cu,i và cu,i = 6,25.Nc,i).

αp: Hệ số điều chỉnh cho cọc đóng, phụ thuộc vào tỉ lệ giữa sức kháng cắt không thoát nước của đất dính cu và trị số trung bình của ứng suất pháp hiệu quả thắng đứng, xác định theo biểu đồ hình G.2a TCVN 10304-2014

fL: Hệ số điều chỉnh theo độ mảnh h/d của cọc đóng, xác định theo biểu đồ hình G.2b TCVN 10304-2014

lci: Chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất dính thứ “i”

lsi: Chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất rời thứ “i”

u: Chu vi tiết diện ngang cọc – u = 4.0,25 = 1,1 m

Ab: Diện tích tiết diện ngang mũi cọc – Ab = 0,0625 m2

Bảng 6 Xác định sức chịu tải của cọc theo thí nghiệm

xuyên tiêu chuẩn

28,125Sét

25,125Cát

c u SPT

• Áp lực tính toán giả định tác dụng lên đáy đài do phản lực đầu cọc gây ra là:

670,21

1191,48(3 ) (3.0,25)

t s

t tt

tb tn b

tt c

N n P

Hình 9 Sơ đồ bố trí cọc

•Kiểm tra khoảng cách giữa các cọc:

Thỏa mãn về khoảng cách yêu cầu bố trí cọc trong đài

• Trọng lượng đài và đất trên đài thực tế:

43 56.0,8 87,8 40 49.0,8 79,2

max max

nên các cọc không chịu lực nhổ

•Trọng lượng tính toán cọc: Kể từ đáy đài đến mũi cọc:

( 10) 0,625(25 10).18 168,75

tt

Điều kiện kiểm tra:

max

tt tt c

n P

tb

i

h l

ϕα

•Trọng lượng khối móng quy ước:

Trọng lượng khối đất lấp trong phạm vi từ mặt nền tự nhiên đến đỉnh đài, với:

3

.B 3,64.2,94.(3,8.18,4 2.17,7 7.19,5 1,7.19,2) 2937,16

54,78 44,35.0,9 94,695kNm 52,17 35,65.0,9 84,255kNm

• Kiểm tra điều kiện cẩu lắp cọc.

Khi vận chuyển cẩu cọc từ nơi đúc cọc ra vị trí thi công và cẩu dựng cọc từ mặt đất lên máy ép cọc thì cọc sẽ phải chịu lực theo các sơ đồ sau:

7500Mômen lớn nhất gây ra do cẩu vận chuyển cọc:

Mmax = 0,0214.q.L2 = 0,0214.2,5.7,52 = 3,01 (kN.m)

* Trường hợp cọc được cẩu dựng đứng:

0

6,07.10

88,560,9 0,9.280.272

Với 2φ16 mỗi phía đã chọn, có As = 402 (mm2) > 108,5 (mm2)

⇒ Cốt thép đã chọn thỏa mãn điều kiện cẩu lắp cọc.

3.4.2 Tính toán độ lún của nền:

Ta có thể tính toán được độ lún của nền theo quan niệm nền biến dạng tuyến tính Trường hợp này đất từ chân cọc đổ xuống

có độ dày lớn, đáy của khối quy ước có diện tích bé nên ta dùng

là nửa không gian tuyến tính để tính toán

•Ứng suất bản thân tại đáy cọc:

0,735

M i

gl

zi i oi

h S

M M

44,55( ) 0,2 45,32( )

Ta lấy giới hạn nền H = 5,88m kể từ đáy khối móng quy ước

0,024868 gh 0,08

S = m <S = m

Vậy thỏa mãn về điều kiện độ lún tuyệt đối

Hình 10 Biểu đồ ứng suất bản thân và ứng suất gây lún 3.5 Tính toán độ bền cấu tạo đài

Dùng bê tông B20 và thép CII, lớp bê tông lót 0,1m có:

3.8 Tính toán cốt thép cho đài:

•Xác định áp lực truyền xuống các cọc:

max max

I SI

408,8.10

25,670,9 ' 0,9.(650 18).280

II SII

Khoảng cách giữa hai trục cốt thép cách nhau:

26,14175

, chiều dài mỗi thanh: l * =

2,15m, khoảng cách giữa các thanh: a 1 = 100mm

 Cốt thép cạnh ngắn: 13 16φ

, chiều dài mỗi thanh b * =

1,45m, khoảng cách giữa các thanh: a 2 = 175mm

15Ø18 a100

1

100

2200 2400

13Ø16 a175 2

15Ø18 a100 1

Thiết kế móng đơn bê tông cốt thép trên đệm cát

Chọn độ sâu chôn móng h = 1,5m kể từ đáy móng đến lớp đấtngoài nhà, đất trong nhà chênh đất ngoài nhà 0,45m

• Tải trọng tiêu chuẩn:

tc 0

N =1930,44(kN)

tc 0x

M =54,78(kN)

tc 0y

M =52,17(kN)

tc x

Q =35,65(kN)

tc y

Q =44,35(kN)

Giả thiết b = 2 m, hm=0,6m

• Cường độ tính toán của cát:

M +Q h 52,17 35,65 0,6

0,03871930,44

tc tc

y m 0x 54,78 44,35 0,6

0,04221930,44

• Kiểm sự hợp lý của kích thước đáy móng:

402,5 362,28

402,5

tc tb

i i II

i

h

kN m h

Vậy thỏa mãn điều kiện áp lực trên nền đất

3.3 Kiểm tra kích thước sơ bộ đáy móng theo trạng thái giới hạn thứ II.

• Tra TCXD 205-1998 ⇒ công trình thuộc loại công trình phải kiểm tra điều kiện biến dạng

• Xác định các giá trị giới hạn.

Công trình là nhà khung BTCT, tra TCXD 205-1998, ta phải kiểm tra theo 2 trị giới hạn:

- Độ lún lệch tương đối: ∆Sgh = 0,002

• Ứng suất gây lún tại độ sâu z i :

Chia nền đất dưới móng thành các lớp phân tố có chiều dày

2,20,55

Bảng 12 Ứng suất bản thân và ứng suất gây lún.

pha 6 1,76 1,6 1,23

0,5014

170,

91 65,63

0,0011

80,41 0,001

4

10 3,08 2,8 1,23 0,379 129,19 84,06 0,0029

11 3,2 2,91 1,23 0,2263 77,14 85,05 0,0013

12 3,52 3,2 1,23

0,1905

64,9

4 87,56

0,0018

13 3,96 3,6 1,23 0,156 53,18 91,01 0,0019

0,1297

44,2

1 94,45

0,0017

Làm lớp bê tông lót dày 10cm B7,5 vữa xi măng cát vàng.

Khi tính toán độ bền ta dùng tải trọng bất lợi nhất

3.4.2 Kiểm tra chiều cao làm việc của móng theo điều kiện đâm thủng:

•Điều kiện kiểm tra:

• Áp lực tính toán ở đáy móng.

Áp lực lên nền do trọng lượng móng và đất trên móng tự triệt tiêu với phần phản lực nền do nó gây ra Vì vậy không gây ra dạng phá hỏng nào của móng và không cần kể đến trong tính toán cường độ tính toán ở đáy móng

Thiên về an toàn có thể coi móng là tuyệt đối cứng, cường độtính toán dưới đáy móng phân bố tuyến tính và được xác định theo công thức Sức bền vật liệu

min

2 max

2

2 min

422,37 /388,12 /353,86 /

N P

Tháp chọc thủng xuất phát từ các mặt biên chân cột và

nghiêng 1 góc 450 so với trục đứng, kéo dài đến trọng tâm cốt thép chịu lực

Chiều dày lớp bê tông bảo vệ: a bv =3,5cm

(có sử dụng bê tông mác thấp hặc bê tông gạch vỡ để làm lớp lót dưới đáy móng).Chiều cao làm việc hữu ích của bê tông móng là:

0 m bv 0,6 0,035 0,565

tt tt tt

I I

Trong đó:

tt tt tt

2.422,37 404,92

.2,1.1,1 529,23( )6

tt I

tt I sI

1

38,21110

Diện tích cốt thép để chịu mô men MmaxII là :

max '

tt II SII

o s

M A

n n

, chiều dài mỗi thanh: l * =

2,55m, khoảng cách giữa các thanh: a 1 = 110mm

 Cốt thép cạnh ngắn: 17 16φ

, chiều dài mỗi thanh b * =

2,05m, khoảng cách giữa các thanh: a 2 = 155mm

400 100

17Ø16 a155

2

19Ø16 a110

4 Ø8a150

3 6Ø20

 Nhận xét và chọn phương án:

- Công trình có quy mô nhỏ, không tầng hầm

- Địa hình tương đối bằng phẳng, địa chất công trình biến đổi ít, không có sự xen kẽ giữa lớp đất yếu và lớp đất tốt

- Địa chất thủy văn: mực nước ngầm ở khá sâu, cách 4,m kể từ cốt thiên nhiên nên ít gây ảnh hưởng đến móng

- Các lớp đất phía dưới có tính chất cơ lý tốt

Phương án móng nông trên nền thiên nhiên:

- Phù hợp cho công trình có quy mô nhỏ và vừa (nhà thấp tầng)

- Có kết cấu đơn giản, biện pháp thi công tương đối dễ dàng

- Có chi phí rẻ

- Tuy nhiên không phù hợp khi lớp đất yếu ở trên cùng có chiều dày lớn

Phương án móng cọc:

- Độ lún của móng cọc nhỏ, gần như không ảnh hưởng đến công trình

- Cao độ của đài móng có thể dễ dàng thay đổi để chọn đặt ở dộ cao tùy ý phùhợp với kết cấu và mỹ quan công trình

- Chi phí khá cao

Phương án móng nông trên đệm cát:

- Tăng nhanh quá trình cố kết của đất nền, do vậy tang khả năng chịu tải củađất nền

- Giảm được áp lực công trình truyền xuống lớp đất phía dưới

- Tăng khả năng ổn định của công trình kể cả khi có tải trọng ngang tác dụng

Vì cát được nén chặt làm tăng độ ma sát và sức chống trượt

- Với móng nông có tầng đệm cát dày hơn 1m thì nên đầm kỹ từng lớp dày30cm Nếu không đầm kỹ thì về sau sẽ bị lún cục bộ

- Chiều dày đệm cát lớn hơn 3m sẽ rất tốn kém và khó khăn trong quá trìnhthi công

 Chọn Phương án móng nông trên nền thiên nhiên.