Thuyết minh đồ án nền móng THỐNG kê số LIỆU địa CHẤT và tài LIỆU THIẾT kế nền MÓNG

Dựa vào chiều dày của các lớp đất thuộc hố khoang CT1-3 để tính toán..   Tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý theo TTGH như sau Các chỉ tiêu cơ lý của đất: TTGH I Lớp đất Loạiđất Độ ẩm Dung trọ

CHƯƠNG 𝐼 THỐNG KÊ SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT VÀ TÀI LIỆU THIẾT KẾ NỀN MÓNG

1 Thống kê số liệu địa chất:

-Lớp CL1: Đất bùn sét xanh đen, trạng thái nhão chảy

-Lớp CL2: Đất bùn sét màu xám xanh nâu pha ít cát, trạng thái nhão chảy

-Lớp CH: Đất sét màu nâu đỏ vàng, lẫn đen xám, trạng thái cứng

-Lớp CL3: Đất sét màu nâu tím pha ít cát mịn, trạng thái nửa cứng

Bảng thống kê chỉ tiêu C, φ của lớp đất CL2.

STT Mẫu Áp Lực Cường độ pi.τi pi2 (pitan φtc+Ctc-τi)2

Bảng thống kê chỉ tiêu C, φ của lớp đất CH.

STT Mẫu Áp lực Cường pi.τi pi2 (pitan φtc+Ctc-τi)2

độ chốngcắt

Vtanφ=σ tan φ tan φtc=0,1470,414=0,355

γtn) Dung trọng đẩy nổi(γđn) Độ ẩm(ω)

Dung trọng ướt (γtn) Dung trọng đẩy nổi (γđn) Độ ẩm (ω)

Dung trọng ướt (γtn) Dung trọng đẩy nổi (γđn) Độ ẩm (ω)

Etb là giá trị trung bình của hệ số rỗng theo các cấp áp lực P;

Ei là giá trị riêng của hệ số rỗng ứng với từng cấp áp lực P;

Bảng thống kê các giá trị hệ số rỗng e theo từng cấp tải P từ thí nghiệm nén cố kết của lớp đất

Dựa vào chiều dày của các lớp đất thuộc hố khoang CT1-3 để tính toán Cao trình mực

nước ngầm (MNN) -1,3m so với MĐTN

  Tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý theo TTGH như sau

Các chỉ tiêu cơ lý của đất: (TTGH I)

Lớp

đất

Loạiđất Độ ẩm Dung trọng

Lực dínhkết đơn vị

Góc ma sáttrong

Cao trình lớpđất

Bềdàylớp

Tựnhiên Đẩy nổi

Góc ma sáttrong

Cao trình lớpđất

Bềdàylớpđất

Tựnhiên Đẩy nổi

1 Tài liệu thiết kế nền móng:

a Mặt bằng và kích thước cột:

c Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng dưới chân công trình:

 Chọn hệ số vượt tải n=1.2 , tải trọng tiêu chuẩn bằng tải trọng tính toán chia hệ số vượt tải:

 Nhận xét:

-Lớp CL1: Đất bùn sét xanh đen, trạng thái nhão chảy

-Lớp CL2: Đất bùn sét màu xám xanh nâu pha ít cát, trạng thái nhão chảy

-Lớp CH: Đất sét màu nâu đỏ vàng, lẫn đen xám, trạng thái cứng

-Lớp CL3: Đất sét màu nâu tím pha ít cát mịn, trạng thái nửa cứng

Mặt cắt cột địa tầng

==> Vậy chọn phương án móng đơn trên nền thiên nhiên, đáy móng nằm trong lớp đất

CH dày 13m, là lớp đất sét màu nâu đỏ vàng, lẫn đen xám có trạng thái cứng

3 Chọn vật liệu móng:

Móng đơn xây dựng bằng bê tông cốt thép, với:

 Bê tông móng đá 1x2 cấp độ bền B25 có :

Cường độ chịu nén: Rb = 14,5MPa = 1450 T/m2

Cường độ chịu kéo: Rbt = 1,05MPa = 105 T/m2

 Thép CB300V có :

Rs=26000 T/m2Rsc=26000 T/m2

 Chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép: abv = 5cm

4 Chọn chiều sâu đặt móng Df:

Là khâu quan trọng, nó phụ thuộc các yếu tố:

 Điều kiện Địa chất công trình và Địa chất thủy văn

 Trị số và đặc tính của tải trọng

 Các đặc điểm cấu tạo của công trình

 Điều kiện và khả năng thi công công trình

Theo điều 4.5 trong TCVN 9362:2012 thì chiều sâu chôn móng được quyết định bởi:

1) Chức năng cũng như đặc điểm kết cấu của nhà và công trình (ví dụ có hay không cótầng hầm, đường ống ngầm, móng của thiết bị, );

2) Trị số và đặc điểm của tải trọng và các tác động tác dụng lên nền;

3) Chiều sâu đặt móng của nhà, công trình và thiết bị bên cạnh;

4) Địa hình hiện tại và địa hình thiết kế của nơi xây dựng;

5) Điều kiện địa chất của nơi xây dựng (tính chất xây dựng của đất, đặc điểm thành lớpcủa từng loại đất, có các lớp đất nằm nghiêng dễ trượt, các hang lỗ do phong hóahoặc do hòa tan muối, );

6) Điều kiện địa chất thủy văn (mực nước ngầm, tầng nước mặt và khả năng thay đổikhi xây dựng và sử dụng nhà và công trình, tính ăn mòn của nước ngầm, );

7) Sự xói mòn đất ở chân các công trình xây ở các lòng sông (mố cầu, trụ các đườngống, )

8) Chiều sâu đặt móng cần phải đủ để khi tính theo trạng thái giới hạn nền làm việcđược chắc chắn.

Vậy dựa vào kết quả khảo sát địa chất và trạng thái của các lớp đất đã xác định được

trong Chương 1, ta chọn đặt móng trên nền tự nhiên với chiều sâu chôn móng Df =

b Xác định kích thước sơ bộ móng đơn chịu tải trọng lệch tâm theo áp lực tiêu chuẩn Rtc:

B1 Chọn chiều sâu chôn móng: Df = 1,5m

B2 Chọn sơ bộ bề rộng móng , chiều cao móng hm=0,5m

B3 Xác định áp lực tiêu chuẩn dưới đáy móng xác định theo công thức:

Trong đó:

 Hệ số nền và nhà công trình: m1=1,2 và m2 =1 ( Tra bảng 15 tcvn 9362-2012)

P tc max

P tc min

Vậy kích thước đáy móng chọn là: F= b.l= 1,5.1,5= 2,25 m2¿ Fsb=0,361 m2 (thỏa)

Với b=1,5m thì không cần tính lại Rtc

6 Kiểm tra điều kiện ổn định nền:

Ptc min = ❑F(1- 6e l ) + γtb.h = 28,0172,25 (1- 6.0,061,5 ) +2,2.1,5 = 12,76 T/m2

Ptc

tb = P tc max+P tc min2 = 18,74+12,762 = 15,75 T/m2 Kiểm tra điều kiện:

Ptc max =18,74 T/m2 < 1,2 Rtc = 1,2.80,85= 97,02 T/m2

Ptc min = 12,76 T/m2 > 0

Ptc

tb = 15,75 < Rtc= 80,85 T/m2Như vậy kích thước móng đã chọn F=bxl=1,5x1,5 là hợp lí

7 Kiểm tra điều kiện lún:

B1 Áp lực gây lún trung bình tại đáy móng:

Pgl = Ptc – γtb.h=15,75 – 1,77.1,5= 13,905 T/m2B2 Chia nền đất dưới đáy móng thành các lớp phân tố có chiều dày:

Chọn bề dày các lớp phân tố: hi = 0,3mB3 Tính và vẽ biểu đồ ứng suất có hiệu do trọng lượng bản thân đất gây ra:

B4 Tính và vẽ biểu đồ ứng suất gây lún do tải trọng công trình gây ra:

Si= e1i−e2i 1+e1i .hi

Bảng tính ứng suất do trọng lượng bản thân đất

Lập bảng tính lún: do Hnc vẫn trong lớp đất dính nên ta lập bảng và tính lún cho

13.905 13.349 11.124 8.426 6.243 4.672 3.574 2.795 2.225 1.808 1.502 1.265 1.071 0.918 4.931

Áp lực tính toán nhỏ nhất:

Ptt min = Ntt F (1− 6e

 P1tt = 11,36+ (18,53-11,36).1,5−0,6251,5 =15,54 T/m2

b Xác định chiều cao làm việc của móng:

Theo điều kiện độ bền chống uốn của móng

Chọn lớp bê tông bảo vệ 5cm

 Chiều cao móng:

hm = ho + a = 0,3+ 0,05= 0,35m

c Điều kiện độ bền chống xuyên thủng của móng:

Với chiều cao làm việc của móng ho=0,3m

Áp lực tính toán tại chân tháp xuyên:

 Chiều cao móng chọn là hm=0,35m

Fa= 0,9 Ra ho M I−I = 0,9.2600.305,14.105 =7,32 cm2

Chọn thép Φ12( có Fa=1,131 cm2)  Số lượng thép n=7,32/1,131= 6,47 câyChọn 7Φ12 khoảng cách a= b−2abv n−1 =1500−2.506 =233,3 mm >200mm

Chọn lại 8 Φ12 khoảng cách a= 1500−2.507 =200mm và Fa=8.1,131= 9,048 cm2Kiểm tra hàm lượng thép:

µ = b.ho Fa .100= 7,065.101,5.0,3−4.100 = 0,157 %

µmin = 0,1% < µ=0,157% < µmax = 0,538.115.1002600 = 2,58% ( thỏa điều kiện hàm lượng)

1 4Ø16 Ø6 a 150

Hình bố trí thép cho móng

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN MÓNG CỌC

1 Tiêu chuẩn thiết kế:

Tham khảo từ TCVN 10304-2014, tài liệu các vấn đề cơ bản về nền móng, sách nền và móng của Tô Văn Lận…

2 Cường độ vật liệu:

 Bê tông cấp độ bền B25 có :

Cường độ chịu nén: Rb = 14,5MPa = 1450 T/m2

Cường độ chịu kéo: Rbt = 1,05MPa = 105 T/m2

 Thép CB300V có :

Rs=26000 T/m2Rsc=26000 T/m2

 Chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép: abv = 5cm

3 Tài liệu thiết kế móng cọc:

 Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng dưới chân công trình:

Tải trọng tiêu chuẩn được xác định bằng cách lấy tải trọng tính toán chiacho hệ số vượt tải n Chọn n = 1,15

4 Cấu tạo cọc, đài cọc:

 Cấu tạo cọc:

- Cọc bê tông cốt thép được hiểu là loại cọc chống hoặc treo, thông

thường nó thường được sử dụng trong những công trình nhà dân dụng với nhiều tầng hay những công trình nhà công nghiệp với tải trọng lớn

- Về cấu tạo cọc bê tông cốt thép thường bao gồm hai vật liệu

chính là thép và bê tông gồm các cọc tròn và cọc vuông… với kích thước khá đa dạng, có thể là 20× 20cm, 25× 25cm, 30×

30cm, 35× 35cm, 40× 40cm và chiều dài cọc tối đa thường là 5,

Hình vẽ cấu tạo 1 đoạn cọc bê tông cốt thép

 Cấu tạo đài cọc:

Đài cọc là bộ phận sử dụng để liên kết các cọc lại và có tác dụng

phân bổ lực giúp đảm bảo cân bằng lực cho toàn bộ bề mặt và toàn

bộ diện tích phần nền móng Đài cọc thường phân ra thành đài cứng

và đài mềm

 Kích thước cơ bản của đài:

– Khoảng cách từ trung tâm của cột biên tới mép của đài không nên

nhỏ hơn đường kính của cột, đường kính hoặc chiều dài cạnh bình

quân của cọc, khoảng cách tính từ cọc tới mép đài không nên nhỏ hơn 150mm.

– Bề rộng bản đáy của đài cọc hai hàng hoặc đài cọc một hàng không nên nhỏ hơn 2 lần đường kính hoặc chiều dài cạnh cọc, cũng không nên nhỏ hơn 600mm, khoảng cách tính từ mép cọc tới mép đài không nên nhỏ hơn 150mm

– Độ dày của đài móng cọc phải căn cứ vào yêu cầu của kết cấu bên trên để xác định, và độ dày này tính từ mặt lớp đệm lên không được nhỏ hơn 300mm, khi đài hình côn, độ dày của mép đài cũng không được nhỏ hơn 300mm

4 3

1 2 4Ø16 Ø6 a 150

5 Đề xuất phương án móng:

Dựa vào cột địa tầng ta thấy:

 Công trình có tải trọng khá lớn, lớp đất 1 và 2 là đất yếu

 Chọn giải pháp móng cọc đài thấp: theo kinh nghiệm = l/d

 Phương án 1 : dùng cọc BTCT 25x25 cm, đài đặt vào lớp 1, mũi cọc hạ sâu xuống lớp 3 khoảng 2-3m.

 Phương án 2 : dùng cọc BTCT 30x30 cm, đài đặt vào lớp 1, mũi cọc hạ sâu xuống lớp 3 khoảng 4- 5m

Ở đây chọn phương án 2.

6 Chọn độ sâu đặt đáy đài :

-Chọn sơ bộ độ sâu đặt đáy đài h = 2 m, đặt ở lớp đất 1, giả thiết chiều rộngđài B = 2 m

-Kiểm tra điều kiện cân bằng giữa áp lực đất bị động ở mặt bên đài và tổng tải trọng ngang tính toán tác dụng tại đỉnh đài:

h≥0,7tg¿)√ ∑H

γB

Trong đó:

 h = 2 m là độ sâu đặt đáy đài

 ∑H=1,3+2,6=3,9 T là tổng tải trọng nằm ngang tính toán

 φ=6,9 là góc ma sát trong của đất tại đáy đài

 γ=0,579 T/m3 là dung trọng của đất tại đáy đài

 B=2 m là chiều rộng của đáy đài

 h=2 > 0,7.tg(45− 6,92 )√ 3,9

0,579.2 =0,98 mVậy độ sâu đã chọn hcđ = 2m thỏa mãn điều kiện cần bằng áp lực

7 Xác định các thông số về cọc:

a Chiều dài và tiết diện cọc:

 Cao trình đặt mũi cọc: căn cứ vào trụ địa chất và đánh giá điều kiện của đất nền, lựa chọn lớp 3 để đặt mũi cọc và chôn vào khoảng 4m Cao trình mũi cọc ở độ sâu -20,2m

 Chiều dài tính toán của cọc:

ltt= (13,4-2) + 2,8 + 4 = 18,2m

 Chiều dài thực tế:

Lthuc = l1 + l2 + ltt + lmui

Với:

 l1 là chiều dài đoạn cọc đập bỏ, lấy thép ngàm vào đài, (l1=30Φ) , chọn l1 =0,5m , Φ là đường kính cốt thép dọc của cọc.

 l2 là chiều dài đoạn cọc chôn trong đài (10-15cm), chọn l2=15cm

 ltt = 18,2m là chiều dài tính toán của cọc

 lmui là chiều dài đoạn mũi cọc, lấy bằng cạnh hoạc đường kính cọc, chọn lmui = 0,3m

 Lthuc = 0,5+0,15+18,2+0,3=19,15 m

 Chọn cọc vuông, tiết diện 30x30 cm Diện tích tiết diện ngang Ab = 0.09 m2 Chia cọc thành 2 đoạn 9m + 10,15m cho đoạn cọc mũi

c Lựa chọn phương pháp hạ cọc: chọn hạ cọc bằng phương pháp ép.

8 Xác định sức chịu tải của cọc:

Sức chịu tải của cọc theo vật liệu :

 : hệ số xét đến ảnh hưởng của uốn dọc phụ thuộc độ mảnh tra theo bảng sau:

Trong đó r = 0,3m : bán kính của cọc tròn hoặc cạnh cọc vuông,

Chiều dài tính toán của cọc Với: ℓ = 19,15m là chiều dài thực của đoạn cọc khi bắt đầu đóng cọc vào

đất tính từ đầu cọc đến điểm ngàm trong đất;

v = 0,7 - hệ số phụ thuộc liên kết của hai đầu cọc lấy theo hình sau:

b Theo chỉ tiêu cơ lý đất nền :

Sức chịu tải trọng nén cực hạn được xác định bằng công thức :

Rch,1 = γc.(γcq.qb.Ab+u∑γ cf fi li¿¿

Trong đó :

 γc =1 là hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất

 qb là cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc tại độ sâu 20,2m, lấy theo bảng 2 TCVN 10304-2014, có qb = 7440,88 kpa

 γcq là hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc, hạ cọc bằng phương pháp ép vào đất dính có IL< 0,5 , theo bảng 4 TCVN 10304-2014 có γcq

=1,1

 Ab là diện tích tiết diện ngang của cọc : Ab=0,09m2

 u là chu vi tiết diện ngang của cọc u=4.0,3=1,2m

 γcf là hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc và mặt bên cọc, lấy theo bảng 4 TCVN 10304-2014

 fi là cường độ sức kháng trung bình của lớp đất thứ i trên thân cọc, xác địnhbằng cách chia đất thành các lớp phân tố có chiều dày ≤ 2, lấy theo bảng 3 TCVN 10304-2014

Việc tính toán được lập thành bảng sau :

Lớ

p

đất

Độ chặt IL

Chiều dày lb(m)

Độ sâu zb(m) γ cf fi (kPa) ∑γ cf fi li

c Theo chỉ tiêu cường độ đất nền :

Sức chịu tải cực hạn Rch,2 của cọc theo đất nền là :

Trong đó :

 Ab=0,09m2 là diện tích tiết diện ngang mũi cọc

 u =1,2m là chu vi tiết diện ngang cọc

c1 Sức kháng cắt của đất dưới mũi cọc :

Cường độ sức kháng của đất dính dưới mũi cọc :

Qb = cu.N’c.AbTrong đó :

 cu là sức kháng cắt không thoát nước dưới mũi cọc, cu= 6,25Np ( Np là chỉ

số SPT trung bình khoảng 1d= 0,3m dưới mũi cọc và 4d=1,2m trên mũi cọc

Mũi cọc ở độ sâu 20,2m nên Np = (16+13)/2 = 14,5

 cu,i là cường độ sức kháng không thoát nước của lớp đất dính thứ i, ở đây lấy

cu = c là lực dính của đất Hệ số α lấy bằng 0,7 đối với cọc BTCT đúc sẵn

 δi là góc ma sát giữa đất và cọc, lấy bằng góc ma sát trong của đất φi :

cu1= 0,683 T/m2 δ1 = 9,7 o Ip1=19,34

cu2= 01,06 T/m2 δ 2 = 10,42o Ip2=18,67

cu3= 7,78 T/m2 δ 3= 33,4o Ip3=21,32

 ki là hệ số áp lực ngang của đất lên cọc :

Với đất dính ki= (0,19+0,233logIpi)

k1= 1-sinφ 1=¿0,848

k2=1-sinφ 2=¿0,837k3=(0,19+0,233log21,32)=0,499-Tính σ 'vz cho lớp đất 1 : do lớp 1 bị phân chia bởi mực nước ngầm cách MĐTN

1,3m nên tính thành 2 đoạn sau :

+Từ cao độ 1,3m đến đáy đài :

f Tổng hợp và lựa chọn sức chịu tải của cọc :

-Sức chịu tải theo cường độ vật liệu : Pvl =132,86 T

-Sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý : Rch,1= 112,55 T

-Sức chịu tải theo chỉ tiêu cường độ : Rch,2= 71,061 T

 Chọn giá trị sức chịu tải cực hạn nhỏ nhất theo đất nền Rch,2 =71,061 T để tính toán

g Sức chịu tải cho phép của cọc :

Ntt = Nott + Ndtt = Nott + n.Ad

sb.γtb.h = 390,22+1,15.7,571.2,2.2 = 428,53 T

 Số lượng cọc trong móng :

nc= β Ntt Rc

Với β là hệ số xét đến ảnh hưởng của moment, tải trọng ngang và số lượng cọc, với móngcọc đài thấp β = 1-1,5, ta chọn β = 1,2

 Bố trí trên mặt đứng : Chọn bố trí cọc thẳng đứng, không bố trí cọc xiên

 Bố trí cọc trên mặt bằng : với khoảng cách giữa hai tim cọc gần nhất cách nhau một đoạn 3d = 3.300 = 900mm

 Từ việc bố trí cọc như trên ta có kích thước đáy đài cọc là Bđ.Lđ = 3,3.2,4m =7,92 m2

9 Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc :

Khi móng cọc chịu tải trọng lệch tâm, lực tác dụng lên mỗi cọc trong nhóm không đềunhau, được xác định theo công thức :

 Mxtt, Mytt là moment theo hai phương x, y

 xi, yi là tọa độ của cọc thứ i

 x , y là tọa độ cọc cần tính

Từ hình vẽ, ta có các tọa độ như sau :

STT cọc Tọa độ phươngx Tọa độ phươngy

 Fc là diện tích tiết diện cọc

 lc là chiều dài cọc tính toán

 γbt là trọng lượng riêng của BTCT

Kiểm tra điều kiện tải trọng tác dụng lên đầu cọc :

+Pmax + Pc = 36,016 + 4,095 = 40,111 T < Rc= 45,846 T + Pmin= 35,484 T >0

 Cọc đảm bảo điều kiện bền

10 Kiểm tra sức chịu tải theo nhóm cọc :

Kiểm tra sự làm việc của cọc theo nhóm theo biểu thức :

 Móng thỏa điều kiện làm việc trong nhóm

11 Kiểm tra điều kiện ổn định của nền :

Để kiểm tra cường độ nền đất tại mũi cọc, ta coi cọc, đài cọc và phần đất giữa các cọc

là một khối móng quy ước Móng này có chiều sâu đáy móng bằng khoảng cách từ mặt đất đến mặt phẳng đi qua mũi cọc :

- Tải trọng tiêu chuẩn :

 Lực dính tiêu chuẩn của lớp đất tại mũi cọc c= 7,335 T/m2

Mũi cọc ở lớp 3 với φ= 27,5 tra bảng 14 TCVN 9362-2012 ta có:

A=0,945 , B=4,79 , D= 7,275

 Dung trọng trung bình các lớp đất tính từ mũi cọc trở lên:

= 1,561.1,3+0,579.12,1+0,6515.2,8+0,926.420,2 = 0,718 T/m3

 Dung trọng đất tại mũi cọc :γ𝐼𝐼= 0,913 T/m2

 Bqu là chiều rộng khối móng quy ước

 H là chiều sâu khối móng quy ước tính từ mũi cọc lên mặt đất

12 Kiểm tra điều kiện lún của nền :

Tại lớp 3 là lớp đất dính ta tính lún như sau:

Bước 1: Chia các lớp đất trong chiều dày nén lún thành các lớp phân tố có chiều dày hi

thỏa mãn điều kiện :