thuyết minh đồ án nền móng

- Chọn chiều sâu đặt móng càng nông càng thuận lợi cho thi công và giá thành càng giảm - Dựa vào điều kiện địa chất công trình và địa chất thủy văn, tải trọng công trình tác dụng, đặc đi

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG KHOA XÂY DỤNG DÂN DỤNG – CÔNG NGHIỆP



ĐỒ ÁN NỀN & MÓNG

PHẦN I – ĐÁNH GIÁ ĐẤT NỀN VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÓNG.

7 6

5 3

STT TẢI TRỌNG TỔ HỢP CƠ BẢN TỔ HỢP BỔ SUNG

8

3 Số liệu về kích thước cột : ac x bc = 50 x 35 (cm)

4 Bảng tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của nền đất :

Bảng 1.2 Tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của nền đất

ST

Tỷtrọng

Dungtrọn

g γ

Độẩmtựnhiên

Giớihạnnhão

Giớihạndẻo

Gócnộimasát

Lực dính

N30

Chiềudày

o

Hình 1.2 Mặt cắt địa chất

5 Số liệu kết quả thí nghiệm nén lún :

Bảng 1.3 Số liệu kết quả thí nghiệm nén lún

P 1 = 1 (kG/cm 2 )

P 2 = 2 (kG/cm 2 )

P 3 = 3 (kG/cm 2 )

P 4 = 4 (kG/cm 2 )

CHƯƠNG I – ĐÁNH GIÁ TÌNH HÌNH ĐỊA CHẤT VÀ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN

THIẾT KẾ NỀN MÓNG

1 Đánh giá các chỉ tiêu cơ lý của nền đất :

a Lớp thứ nhất : Á sét

- Chiều dày : 4m

- Đánh giá trạng thái của lớp á sét :

Lớp á sét thuộc lớp đất dính nên ta có các chỉ tiêu đánh giá như sau :

2 2 2

1 2

0,001(cm /kg) a < − = 0,027 (cm /kg) 0,1( ≤ cm /kg)

: đất có tính nén lún vừaKết luận: Đất á sét ở trạng thái dẻo, bão hòa nước và có tính nén lún vừa

b Lớp thứ hai : Sét

- Chiều dày: h=3m

- Đánh giá trạng thái của lớp sét :

Lớp sét thuộc lớp đất dính nên ta có các chỉ tiêu đánh giá như sau :

2 2 2

1 2

0, 001(cm /kg) a < − = 0, 038(cm /kg) 0,1( ≤ cm /kg)

: đất có tính nén lún vừaKết luận: Đất sét ở trạng thái dẻo, bão hòa nước và có tính nén lún vừa

a Lớp thứ nhất : Cát hạt vừa

- Chiều dày : vô cùng

- Đánh giá trạng thái của lớp cát hạt vừa :

Lớp cát hạt vừa thuộc lớp đất rời nên ta có các chỉ tiêu đánh giá như sau :

Theo TCVN 9362-2012:

0

: đất ở trạng thái chặt vừa+ Độ bão hòa nước G:

2 Nhận xét, đánh giá về tính năng xây dựng của nền đất.

3 Đề xuất phương án thiết kế móng.

- Phương án 1: Thiết kế và tính toán móng nông BTCT

- Phương án 2: Thiết kế và tính toán móng cọc khoan nhồi đài thấp

CHƯƠNG II : THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN MÓNG NÔNG

1 THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN MÓNG NÔNG CỘT GIỮA.

1.1: Chọn vật liệu làm móng.

Bê tông

Cốt thép

1.2: Chọn chiều sâu chôn móng h.

- Chọn chiều sâu đặt móng càng nông càng thuận lợi cho thi công và giá thành càng giảm

- Dựa vào điều kiện địa chất công trình và địa chất thủy văn, tải trọng công trình tác dụng, đặc điểm cấu tạo công trình và điều kiện thi công, ta chọn chiều sâu h = 1.5 (m), móng đặt vào lớp đất 1: Á sét

1.3: Sơ bộ xác định kích thước móng theo điều kiện áp lực tiêu chuẩn :

- Số liệu tải trọng: Dùng tải trọng tiêu chuẩn của tổ hợp cơ bản để tính

Ta có tải trọng tính toán toán của tổ hợp cơ bản :

a. Chọn sơ bộ kích thước cạnh ngắn của móng: b = 1,65 (m).

b Xác định áp lực tiêu chuẩn của nền đất và trạng thái ứng suất và biến dạng

+ m1, m2 là hệ số điều kiện làm việc¸ phụ thuộc vào loại đất và kích thước công trình Chọn

cứng)

+ A, B, D – các hệ số phụ thuộc vào góc ma sát trong tiêu chuẩn của đất ngay tại đáy móng Tra bảng PL 2.2 – Trang 246 - Giáo trình Nền và Móng

móng trở lên Ta có: γ = γ’ =1,87 g/cm3 = 1,87 T/m3

+ ctc – lực dính kết đơn vị của đất ngay tại đáy móng; ctc = 2,5 T/m2

Thay các giá trị vào công thức:

2

1, 2 1,1

(0, 43 1, 65 1,87 2,72 1,5 1,87 5,31 2,5) 29,35 ( / )1

1.4: Kiểm tra kích thước đáy móng theo điều kiện áp lực tiêu chuẩn :

Móng lệch tâm theo 2 phương Do đó, để móng làm việc theo phương cạnh dài, ta phải bố

ax 1, 2

tc tb

tc m

R R

σσ

+ Kiểm tra điều kiện áp lực tiêu chuẩn của nền đất.

ax

2 min

=> Thỏa mãn điều kiện

KẾT LUẬN: Kích thước đáy móng được chọn: a = 1,85 m; b = 1,65 m

1.5: Kiểm tra độ lún của móng theo phương pháp cộng lún từng lớp :

- Các chỉ tiêu cơ lý của nền đất được lấy ở bảng 2 ở phần I

- Các thông số về hệ số rỗng theo các cấp áp lực được lấy ở bảng 3 phần I

- Các thông số về hệ số nén lún theo các cấp áp lực được lấy ở bảng 4,5,6 phần II ứng với mỗi lớp đất khác nhau

]

n

i gh i

S S

=

≤

∑ [Dung trọng đẩy nổi của các lớp đất:

3 1

a Tính và vẽ biểu đồ ứng suất do trọng lượng của đất gây ra.

- Ứng suất bản thân tại đáy móng Z = 0 (h = 1,5m) :

c Chiều dày các lớp phân tố.

vào quy phạm, trị số được xác định:

hi = (0.2 ÷ 0.4) b = (0.2 ÷ 0.4)×165 = 33 ÷ 66 (cm)

d Tính và vẽ biểu đồ ứng suất do áp lực gây lún sinh ra tại các điểm.

e Xác định chiều sâu vùng chịu nén H a (m).

1 2 1

thuộc vào giá trị P1i

1 1

2

bt bt

Zi Zi i

P =σ − −σ

thuộc vào giá trị P2i

Hình 2.3 Tra biểu đồ nén lún để xác định e đối với lớp á sét

e

p

0,8550,7920,7540,7340,72

Hình 2.4 Tra biểu đồ nén lún để xác định e đối với lớp sét

Kết quả tính toán được thể hiện ở bảng sau :

Bảng 2.2 Kết quả tính toán độ lún của lớp đất phân tố

Vậy nền đất đảm bảo điều kiện về biến dạng theo TTGH2

1.6: Kiểm tra nền theo TTGH1

a Kiểm tra sức chịu tải của nền :

Ta không cần kiểm tra nền theo TTGH1

b Kiểm tra ổn định về lật :

Sử dụng tải trọng tính toán của tổ hợp bổ sung để tính toán và kiểm tra :

N0tt = 116,8 T; M0 = 4,6 Tm; Q0 = 3,1 TKích thước đáy móng là a x b = 1,85 x 1,65 (m)

Độ lệch tâm của tải trọng :

Vậy, ta không cần kiểm tra ổn định lật của móng.

c Kiểm tra ổn định trượt ngang :

N × × ≥ × f n n T

∑Đất ở dưới đáy móng là á sét tra phụ lục II.5 giáo trình Nền móng ta được f = 0,2

Vật liệu làm móng là BTCT nên chiều cao làm việc của móng được tính toán theo 2 giả thiết sau:

+ Toàn bộ ứng suất kéo chính sinh ra trong móng là do bê tông chịu

+ Cốt thép tiếp thu tất cả momem uốn do phản lực của nền đất sinh ra

Vì đây là móng BTCT nên chiều cao của móng cần xác định phải đảm bảo độ bền chống chọc thủng do tác dụng của ứng suất kéo chính gây ra

Hình 2.5 Tính toán chiều cao móng

Số liệu về tải trọng: sử dụng Tải trọng tính toán của Tổ hợp bổ sung để tính toán

N0tt = 116,8 T; M0 = 4,6 Tm; Q0 = 3,1 T

Số liệu về kích thước:

Kích thước đáy móng: a = 1,85 m, b = 1,65 m

Xác định các ứng suất dưới đáy móng :

Độ lệch tâm của tải trọng :

Ta có theo điều kiện cấu tạo : h0 ≥0,5 ( )m

Trong đó:

c – chiều dày lớp bê tông bảo vệ c = 0,05 (m)

Kết hợp với điều kiện kinh tế :

Hình 2.6 Sơ đồ tính toán tại các tiết diện nguy hiểm

Tiết diện I-I và II-II là các tiết diện nguy hiểm nhất vì tại mặt cắt các tiết diện này ngàm vào cột có sơ đồ như một dầm console

Ta có :

Theo phương cạnh dài:

0,5 ( ) 38, 264 (48, 068 38, 264) 40,914 /

1,85 40,914 48, 068

T m

σ

Tính momen uốn tại các tiết diện tính toán:

Theo phương cạnh dài:

MI-I = 0,125×σtb1tt×b×(a – ac)2 = 0,125×44,491×1,65×(1,85 – 0,5)2 = 16,724 (T.m)Theo phương cạnh ngắn:

M F

- momen tại các tiết diện tính toán I-I và II-II

ma – hệ số điều kiện làm việc, ma = 0.85÷0.95, chọn ma = 0,9

Tính và bố trí cốt thép theo phương cạnh dài:

( 2)

0

16,724

1474,7570.9 0,9 0,5 0,9 28000

Số lượng thép :

1

I I a a

F n f

n

Chọn bước cốt thép trong khoảng 110 – 250 (mm)

F n f

n

Chọn bước cốt thép trong khoảng 110 – 250 (mm)

Hình 2.7 Bố trí thép ở móng nông cột giữa

2 THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN MÓNG NÔNG CỘT BIÊN.

2.1: Chọn vật liệu làm móng.

Bê tông

Cốt thép

2.2: Chọn chiều sâu chôn móng h.

- Chọn chiều sâu đặt móng càng nông càng thuận lợi cho thi công và giá thành càng giảm

- Dựa vào điều kiện địa chất công trình và địa chất thủy văn, tải trọng công trình tác dụng, đặc điểm cấu tạo công trình và điều kiện thi công, ta chọn chiều sâu h = 1.5 (m), móng đặt vào lớp đất 1: Á sét

2.3: Sơ bộ xác định kích thước móng theo điều kiện áp lực tiêu chuẩn :

- Số liệu tải trọng: Dùng tải trọng tiêu chuẩn của tổ hợp cơ bản để tính

Ta có tải trọng tính toán toán của tổ hợp cơ bản :

N0tt = 92,9 T; M0tt = 2,5 Tm; Q0tt = 2,2 T

- Chọn hệ số vượt tải n = 1.2

Từ đó ta có tải trọng tiêu chuẩn của tổ hợp cơ bản :

a Chọn sơ bộ kích thước cạnh ngắn của móng: b = 1,65 (m).

b Xác định áp lực tiêu chuẩn của nền đất và trạng thái ứng suất và biến dạng

cứng)

+ A, B, D – các hệ số phụ thuộc vào góc ma sát trong tiêu chuẩn của đất ngay tại đáy móng Tra bảng PL 2.2 – Trang 246 - Giáo trình Nền và Móng

Ta có: ϕtc= 180 , ta nội suy được: A = 0,43 ; B = 2,72 ; D = 5,31

móng trở lên Ta có: γ = γ’ =1,87 g/cm3 = 1,87 T/m3

+ ctc – lực dính kết đơn vị của đất ngay tại đáy móng; ctc = 2,5 T/m2

Thay các giá trị vào công thức:

2.4: Kiểm tra kích thước đáy móng theo điều kiện áp lực tiêu chuẩn :

Móng lệch tâm theo 2 phương Do đó, để móng làm việc theo phương cạnh dài, ta phải bố

Hình 2.8 Biểu diễn các ứng suất và tải trọng tác dụng lên móng nông cột biên

Theo TCVN 9362-2012:

d d

ax 1, 2

tc tb

tc m

R R

σσ

+ Kiểm tra điều kiện áp lực tiêu chuẩn của nền đất

=> Thỏa mãn điều kiện

KẾT LUẬN: Kích thước đáy móng được chọn: a = 1,85 m; b = 1,65m

2.5: Kiểm tra độ lún của móng theo phương pháp cộng lún từng lớp :

- Các chỉ tiêu cơ lý của nền đất được lấy ở bảng 2 ở phần I

- Các thông số về hệ số rỗng theo các cấp áp lực được lấy ở bảng 3 phần I

- Các thông số về hệ số nén lún theo các cấp áp lực được lấy ở bảng 4,5,6 phần II ứng với mỗi lớp đất khác nhau

]

n

i gh i

S S

=

≤

Dung trọng đẩy nổi của các lớp đất:

a Tính và vẽ biểu đồ ứng suất do trọng lượng của đất gây ra.

- Ứng suất bản thân tại đáy móng Z = 0 (h = 1,5m) :

c Chiều dày các lớp phân tố.

vào quy phạm, trị số được xác định:

hi = (0.2 ÷ 0.4) b = (0.2 ÷ 0.4)×165 = 33 ÷ 66 (cm)

d Tính và vẽ biểu đồ ứng suất do áp lực gây lún sinh ra tại các điểm.

e Xác định chiều sâu vùng chịu nén H a (m).

Tại lớp phân tố thứ 10 ta thấy

Do đó chiều sâu vùng chịu nén là 5 (m) kể từ đáy móng

thuộc vào giá trị P1i

thuộc vào giá trị P2i

Hình 2.9 Biểu đồ nén lún móng nông cột giữa

Hình 2.10 Tra biểu đồ nén lún để xác định e đối với lớp á sét

e

p

0,8550,7920,7540,7340,72

Hình 2.11 Tra biểu đồ nén lún để xác định e đối với lớp sét

Kết quả tính toán được thể hiện ở bảng sau :

Bảng 2.4 Kết quả tính toán độ lún của lớp đất phân tố

Vậy nền đất đảm bảo điều kiện về biến dạng theo TTGH2

2.6: Kiểm tra nền theo TTGH1

a Kiểm tra sức chịu tải của nền :

Ta không cần kiểm tra nền theo TTGH1

Vậy, ta không cần kiểm tra ổn định lật của móng

c Kiểm tra ổn định trượt ngang :

Công thức kiểm tra : 0

N × × ≥ × f n n T

∑Đất ở dưới đáy móng là á sét tra phụ lục II.5 giáo trình Nền móng ta được f = 0,2

trọng ngang

Từ đó, ta có :

Vậy móng thỏa điều kiện về ổn định trượt ngang

2.7: Tính chiều cao móng :

Vật liệu làm móng là BTCT nên chiều cao làm việc của móng được tính toán theo 2 giả thiết sau:

+ Toàn bộ ứng suất kéo chính sinh ra trong móng là do bê tông chịu

+ Cốt thép tiếp thu tất cả momem uốn do phản lực của nền đất sinh ra

Vì đây là móng BTCT nên chiều cao của móng cần xác định phải đảm bảo độ bền chống chọc thủng do tác dụng của ứng suất kéo chính gây ra

Hình 2.12 Tính toán chiều cao móng

Số liệu về tải trọng: sử dụng Tải trọng tính toán của Tổ hợp bổ sung để tính toán

N0tt = 103,8 T; M0tt = 3 Tm; Q0tt = 2,6 T

Số liệu về kích thước:

Kích thước đáy móng: a =1,85 m, b = 1,65 m

Xác định các ứng suất dưới đáy móng :

Độ lệch tâm của tải trọng :

Khai triển vế phải (*), ta có :

Ta có theo điều kiện cấu tạo : h0 ≥0,5 ( )m

Trong đó:

c – chiều dày lớp bê tông bảo vệ c = 0,05 (m)

Kết hợp với điều kiện kinh tế :

Hình 2.13 Sơ đồ tính toán tại các tiết diện nguy hiểm

Tiết diện I-I và II-II là các tiết diện nguy hiểm nhất vì tại mặt cắt các tiết diện này ngàm vào cột có sơ đồ như một dầm console

Theo phương cạnh dài:

M F

- momen tại các tiết diện tính toán I-I và II-II

ma – hệ số điều kiện làm việc, ma = 0.85÷0.95, chọn ma = 0,9

Tính và bố trí cốt thép theo phương cạnh dài:

Số lượng thép :

1

I I a a

F n f

F n f

Hình 2.13 Bố trí thép ở móng nông cột biên

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN MÓNG

CỌC ĐÀI THẤP

* Tiết diện đài cọc :

- Khoảng cách giữa hai trục tim cọc bố trí theo phương cạnh dài là 3d Với d là cạnh tiết diện cọc là 0,3 (m) => 3d = 1,8 (m)

- Khoảng cách từ trục tim cọc nằm ngoài cùng đến mép đài cọc được chọn với điều kiện là lớn hơn 0,75d = 0,75x0,6 = 0,45 (m)

Giả thiết gồm 4 cọc ngàm trong một đài cọc

=> kích thước đáy đài tối thiểu : a x b = 2,7 x 2,7 (m)

Chọn F = 2,7 x 2,7 (m)

* Chiều sâu chôn đài cọc :

Dùng tải trọng tính toán của tổ hợp bổ sung để tính toán :

Dựa vào giả thiết : Toàn bộ tải trọng ngang do đất từ đáy đài trở lên mặt đất tự nhiên tiếp nhận do đó ta có chiều sâu chôn đài phải thỏa mãn :

h ≥ 0.7 hmin

với

0 min

+ ∑H : tải trọng ngang tác dụng lên đài cọc ( ∑H = 13,1 T )

+ b : bề rộng đáy đài vuông góc với lực ngang ; b = 2,7 (m)

Ta có chiều cao đài : h d = +h0 (0,15 0, 2) ( )÷ m

3.3 Tính toán sức chịu tải của cọc (SCT) :

3.3.1 Tính toán SCT theo vật liệu làm cọc

Pvl = Ra.Fa+m1.m2.Rb.Fb)

-hệ số uốn dọc của cọc =1

Fa = 62,831×10-4 (m2)

Fb = Fc – Fa = 0,32xπ – 62,831x10-4 = 0,2826 (m2)

Vậy sức chịu tải tính toán của cọc theo vật liệu là:

3.4.2 Tính toán sức chịu tải của cọc theo TCVN 11823-2017:

Để tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền, ta dựa vào 2 giả thiết sau:

+ Lực ma sát quanh thân cọc phân bố đều theo chiều sâu trong phạm vi mỗi lớp đất

+ Phản lực ở mũi cọc phân bố đều trên tiết diện ngang của cọc

Sức chịu tải của cọc ống BTCT chịu nén được dự báo theo công thức sau:

Trong đó:

+ m – hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, chọn m = 1

+ F – diện tích tiết diện ngang ở mũi cọc tỳ lên lớp đất chịu lực ở mũi cọc

+ R – cường độ giới hạn trung bình của lớp đất ở mũi cọc

loại đất, trạng thái của đất và khoảng cách tính từ mặt đất tự nhiên Tra bảng PL 3.3 – Trang

253 – Giáo trình Nền & Móng

+ li – chiều dày lớp đất phân tố thứ i Điều kiện: li ≤ 2m

+ n – số lớp đất phân tố được chia nhỏ

n=β ∑

[P]

Trong đó:

+ ∑Ntt – tổng tải trọng tính toán tại đáy đài

Khoảng cách giữa hai tim cọc là lớn hơn bằng 3d = 3x60cm = 180cm

- Từ 2 yêu cầu trên ta tiến hành bố trí cọc theo phương thẳng đứng và vị trí đều nhau

- Sơ đồ bố trí cọc: bố trí cọc theo phương thẳng đứng

Hình 3.2 Sơ đồ bố trí cọc trong móng

3.5 Kiểm tra tải trọng thẳng đứng tác dụng lên cọc :

- Khi móng cọc chịu tải trọng lệch tâm, tải trọng ngang và momen ngoài thì một số cọc trong đài sẽ bị nén nhiều hơn và có một số cọc bị nén ít hơn, đôi khi còn có cọc chịu kéo hoặc chịu nhổ Do vậy, trong thiết kế nên tạo cho tất cả các cọc chịu nén tốt nhất

- Điều kiện kiểm tra:

0 2

tt tt

n i

tt tt

n i

Trong đó:

+ ∑N tt – tổng tải trọng thẳng đứng tính toán tại đáy đài ∑Ntt = Nbstt + γtb Fđ h = (T)

+ n – số cọc trong đài, có n = 4

+ Mtt – momen tính toán tại đáy đài Mtt = Mbstt + Qbstt.h = 19,3 + 13,1×1,2 = 35,02 (T.m)

Đối chiếu điều kiện:

Hình 3.3 Sơ đồ kiểm tra tải trọng thẳng đứng tác dụng lên cọc

3.6 Kiểm tra tải trọng ngang tác dụng lên cọc.

trình Nền & Móng (tra theo lớp đất tại mũi cọc) Ta có lớp đất đặt mũi cọc là lớp á sét

Do đó, cọc không bị phá hoại do tải trọng ngang tác dụng lên cọc

3.7 Kiểm tra cường độ nền đất tại mặt phẳng mũi cọc.

- Để kiểm tra cường độ của nền đất dưới móng cọc; người ta coi cọc, đài cọc và phần đất xung quanh các cọc là một móng khối quy ước Móng khối này có chiều sâu đáy móng từ mặt đất đến mặt phẳng đi qua mũi cọc

- Để tính toán, ta sử dụng Tải trọng tiêu chuẩn của Tổ hợp cơ bản:

N0tt = 490,6 T; M0tt = 19,3 Tm; Q0tt = 13,1 TChọn hệ số vượt tải n = 1.2

Diện tích đáy móng khối quy ước được xác định:

Fqu = Aqu x Bqu= (A1 + 2L.tanα) (B1 + 2L.tanα)Trong đó:

25,509 17,5

× + × + ×

tc tb

i

l l

ϕϕ

tc

tb qu

tc qu

R R

σσ

+ A, B, D – các hệ số phụ thuộc vào góc ma sát trong tiêu chuẩn của đất ngay tại đáy móng Tra bảng (PL 2.2) – Trang 246 – Giáo trình Nền & Móng

+ γ - dung trọng của đất dưới đáy móng khối quy ước: γ = γ đn3 = 1,001 T/m3

+ γ’ – dung trọng trung bình của đất từ đáy móng khối trở lên.

qu

N F

o qu

A

e N