thuyết minh đồ an nền móng- móng nông trên nền nhân tạo

MÓNG NÔNG ĐƠN DƯỚI CỘT 1.1 TÀI LIỆU THIẾT KẾ 1.1.2 Xử lý số liệu địa chất công trình: Nền đất gồm 3 lớp, có số liệu địa chất như bảng dưới: wT/m3 Tỷtrọnghạt Δ ĐộẩmW% Giớihạnnhão Wnh% Gi

PHẦN 1: MÓNG NÔNG TRÊN NỀN NHÂN TẠO

A MÓNG NÔNG ĐƠN DƯỚI CỘT

1.1 TÀI LIỆU THIẾT KẾ

1.1.2 Xử lý số liệu địa chất công trình:

Nền đất gồm 3 lớp, có số liệu địa chất như bảng dưới:

w(T/m3)

Tỷtrọnghạt

Δ

ĐộẩmW(%)

Giớihạnnhão

Wnh(%)

Giớihạndẻo

Wd(%)

Gócmasáttrong

(0)

LựcdínhCT/m2

Sứckhángxuyêntĩnhqc(Mpa)

Môđunbiếndạng E(T/m2)

- Độ sệt:

40.5 32.7

1.65 4.7

0.1-0.01

0.05-0.002

0.01-<0.002

 Tra bảng I-3, BT Cơ học đất - Vũ Công Ngữ có 0.55 ≤ e ≤ 0.7  Chặt vừa

Do có thêm lớp tôn nền dày 0.5m, γ W=1.65T /m2

Nên trụ địa chất có dạng như sau:

LỚP 3 CÁT THÔ, W =1.93(T/m 3 ), =2.66, W= 16.4%, =35 o 30',

- Phương án mĩng nơng trên nền gia cố đệm cát:

Lớp đệm cát được sử dụng cĩ hiệu quả nhất khi lớp đất yếu ở trạng thái bão hồ nước(sét nhão, sét pha nhão, cát pha bão hồ nước, bùn, than bùn) và cĩ chiều dày nhỏ hơn 3m

Sau khi thay thế lớp đất yếu nằm trực tiếp dưới mĩng cơng trình đệm cát đĩng vai trịnhư một lớp chịu lực, cĩ khả năng tiếp thu được tải trọng của cơng trình và truyền tải trọng

đĩ xuống lớp đất thiên nhiên bên dưới

Giảm bớt độ lún tồn bộ và độ lún khơng đều của cơng trình, đồng thời làm tăngnhanh quá trình cố kết của đất nền ( vì cát trong lớp đệm cĩ hệ số thấm lớn)

Làm tăng khả năng ổn định của cơng trình kể cả khi cĩ tải trọng ngang tác dụng, vìcát được nén chặt sẽ tăng lực ma sát và tăng sức chống trượt

Kích thước mĩng và chiều sâu chơn mĩng sẽ được giảm bớt, vì áp lực tính tốn (sứcchịu) của đất nền tăng

Phương pháp thi cơng đơn giản, khơng địi hỏi các thiết bị phức tạp

1.4 VẬT LIỆU MĨNG, ĐỆM CÁT

1.4.1 Vật liệu thiết kế mĩng

- Bê tơng M200, Rb =8.5Mpa, Rk=0.75MPa

- Thép AII, Rk =280MPa

- Lớp lĩt: Bê tơng M100, dày 10cm

- Lớp bảo vệ cốt thép đáy mĩng dày 3.5cm

1.4.2 Vật liệu thiết kế đệm cát

- Chọn cát mịn, chặt, ít ẩm, R o =40 (T)

1.5 CHỌN VÀ KIỂM TRA KÍCH THƯỚC MÓNG THEO TTGH 2

1 1

1 1

h h b

b b K R

21.5 1 1.5 2

1.44( )37.18 2 1.5

tc o tb

1.5.3.1 Kiểm tra chiều cao đệm cát theo điều kiện áp lực lên lớp đất yếu (sét mềm)

Coi lớp đệm cát như một bộ phận của đất nền, tức là đồng nhất và biến dạng tuyến tính Do

đó có thể sử dụng được những công thức tính ứng suất và biến dạng của môn cơ học đất

bñ1600

II II y II

y tc

K

m m

n n II

N F

d h z

4.3412.77

n n II

1.23 1.3

d h z

7.177.74

 Như vậy chiều cao đệm cát thỏa mãn điều kiện áp lực

1.5.3.2 Kiểm tra bề dày đệm cát theo điều kiện biến dạng

Tra bảng 2.7-sách Nền móng công trình, Châu Ngọc Ẩn với cát mịn, chặt, ít ẩm được

+ Ứng suất bản thân ở cốt thiên nhiên: bt=0

+ Ứng suất bản thân ở đáy móng: z bt0 xh 0.5x1.65 1x1.65   2.48( /T m2)

+ Ứng suất gây lún tại trọng tâm diện tích đáy móng :

z  K  0

(với hệ số Ko lấy theo bảng III-7, trang 33, sách Hướng dẫn đồ án Nền & Móng)

gl zi i

oi

E

h E

Vậy đất nền đảm bảo độ lún tuyệt đối Như vậy kích thước đáy móng và chiều dày đệm cát

lấy như trên là đảm bảo

- Bề rộng đáy đệm cát:

Lấy góc α=30 o

b đ=b+2 hđ tan α=1.3+2 ×1 × tan(300)=2.5 m

1.6 TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN VÀ CẤU TẠO MÓNG (TTGH 1)

max

min

2 max

2 min

47.9−14.89=

1.6−0.6251.6

- Giả thiết a=0.035m

- Chiều cao toàn bộ móng:

hm=ho+a=0.466 + 0.035 =0.501m

 Lấy chiều cao móng hm=0.5m

- Chiều cao làm việc của móng:h0 = 0.5 - 0.035= 0.465(m)

1.6.3 Kiểm tra chiều cao của móng theo điều kiện đâm thủng.

- Giả thiết coi móng là bản conson ngàm tại mép cột, chịu

phản lực đất- Cột đâm thủng móng theo hình tháp nghiêng

về các phía góc 450, gần đúng coi cột đâm thủng móng

theo một mặt xiên góc 450 về phía σ max tt Điều kiện chống

đâm thủng không kể ảnh hưởng của thép ngang và không

có cốt xiên, đai, xiên:

- Diện tích tháp đâm thủng ở phía có áp lực σ max tt là:

- Áp lực tính toán trung bình trong phạm vi diện tích gây

' ' max

- Trong đó σ tt ' tại mép đâm thủng được nội suy

theo tam giác đồng dạng như sau

X

(σ max tt −σ min tt )=

l−0.16 l X

47.9−14.89=

1.6−0.161.6

 N ct<R cx  móng không bị phá hoại theo đâm thủng

1.6.4 Tính toán cường độ trên tiết diện thẳng đứng – Tính toán cốt thép

Cốt thép dùng cho móng chịu mômen do áp lực phản lực của đất gây ra Khi tính mômenngười ta quan niệm cánh móng như những con son được ngàm vào các tiết diện qua châncột

 Mô men tương ứng với mặt ngàm I-I

- Khoảng cách giữa tim các cốt thép:

(n là số thanh dài cần thiết bố trí vào đế móng)

Thoả mãn điều kiện 100  a  200mm

 Mô men tương ứng với mặt ngàm II-II:

- Khoảng cách từ mép móng đến mép cột theo phương cạnh ngắn là:

- Diện tích cốt thép để chịu mômen MII:

2 II

B MÓNG BĂNG DƯỚI TƯỜNG

1.7 TÀI LIỆU THIẾT KẾ

1.7.2 Xử lý số liệu địa chất công trình:

Nền đất gồm 3 lớp, có số liệu địa chất như bảng dưới:

wT/m3

Tỷtrọnghạt

Δ

ĐộẩmW(%)

Giớihạnnhão

Wnh(%)

Giớihạndẻo

Wd(%)

Gócmasáttrong

(0)

LựcdínhCT/m2

Sứckhángxuyêntĩnh qc(Mpa)

Môđunbiếndạng E(T/m2)

0.05-0.002

0.01-<0.002

- Các hạt có đường kính d > 2mm chiếm 7.5%

- Các hạt có đường kính d > 1mm chiếm 30.5%

- Các hạt có đường kính d > 0.5mm chiếm 65%

 Tra bảng I-9, BT Cơ học đất, Vũ Công Ngữ  Cát thô

 Tính dung trọng đẩy nổi

 Tra bảng I-3, BT Cơ học đất - Vũ Công Ngữ có 0.55 ≤ e ≤ 0.7  Chặt vừa

- Dung trọng đẩy nổi:

γ '=( Δ−1) γ w 1+e

¿(2.66−1) ×11+0.604

¿1.03 T /m3

Do có thêm lớp tôn nền dày 0.5m, γ W=1.65T /m2

Nên trụ địa chất có dạng như sau:

- Phương án móng nông trên nền gia cố đệm cát:

Lớp đệm cát được sử dụng có hiệu quả nhất khi lớp đất yếu ở trạng thái bão hoà nước(sét nhão, sét pha nhão, cát pha bão hoà nước, bùn, than bùn) và có chiều dày nhỏ hơn 3m

Sau khi thay thế lớp đất yếu nằm trực tiếp dưới móng công trình đệm cát đóng vai trònhư một lớp chịu lực, có khả năng tiếp thu được tải trọng của công trình và truyền tải trọng

đó xuống lớp đất thiên nhiên bên dưới

Giảm bớt độ lún toàn bộ và độ lún không đều của công trình, đồng thời làm tăngnhanh quá trình cố kết của đất nền ( vì cát trong lớp đệm có hệ số thấm lớn)

Làm tăng khả năng ổn định của công trình kẻ cả khi có tải trọng ngang tác dụng, vìcát được nén chặt sẽ tăng lực ma sát và tăng sức chống trượt

Kích thước móng và chiều sâu chôn móng sẽ được giảm bớt, vì áp lực tính toán (sứcchịu) của đất nền tăng

Phương pháp thi công đơn giản, không đòi hỏi các thiết bị phức tạp

1.10 VẬT LIỆU MÓNG, ĐỆM CÁT

1.10.1 Vật liệu thiết kế móng

- Bê tông M200, R b =8.5Mpa, R k =0.75MPa

- Thép AII, Rk =280MPa

- Lớp lót: Bê tông M100, dày 10cm

- Lớp bảo vệ cốt thép đáy móng dày 3.5cm

1.10.2 Vật liệu thiết kế đệm cát

- Chọn cát mịn, chặt, ít ẩm, R o =40 (T)

1.11 CHỌN VÀ KIỂM TRA KÍCH THƯỚC MÓNG THEO TTGH 2

1 1

1 1

b b K R

- Chọn chiều dày lớp đệm cát h đ =1m

1.11.3.1 Kiểm tra chiều cao đệm cát theo điều kiện áp lực lên lớp đất đặt đệm cát (lớp2)

- Coi lớp đệm cát như một bộ phận của đất nền, tức là đồng nhất và biến dạng tuyến tính Do

đó có thể sử dụng được những công thức tính ứng suất và biến dạng của môn cơ học đất

1500

No tt

bt

h h

II II y II

y tc

K

m m

n n II

d

N F

1.5 1

d h z

3.515.8

1.11.3.2 Kiểm tra bề dày đệm cát theo điều kiện biến dạng

Tra bảng quy phạm với cát mịn, chặt, ít ẩm được E=3500(T/m2)

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

z  K  0

(với hệ số Ko lấy theo bảng III-2, trang 135, sách Bài tập Cơ học đất – Vũ Công Ngữ)

gl zi i

oi

E

h E

Vậy đất nền đảm bảo độ lún tuyệt đối Như vậy kích thước đáy móng và chiều dày đệm cát

lấy như trên là đảm bảo Lấy góc α=30 o

1.12 TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN VÀ CẤU TẠO MÓNG (TTGH 1)

2 min

- Giả thiết a=0.035m

- Chiều cao toàn bộ móng:

- Chiều cao làm việc của móng: h0 = 0.5 - 0.035= 0.465(m).

1.12.3 Kiểm tra chiều cao của móng theo điều kiện đâm

thủng.

- Giả thiết coi móng là bản conson ngàm tại mép tường,

chịu phản lực đất- Cột đâm thủng móng theo hình tháp

nghiêng về các phía góc 450, gần đúng coi cột đâm thủng

móng theo một mặt xiên góc 450 về phía σ max tt Điều kiện

chống đâm thủng không kể ảnh hưởng của thép ngang và

không có cốt xiên, đai, xiên:

1.12.4 Tính toán cường độ trên tiết diện thẳng đứng – Tính toán cốt thép

- Cốt thép dùng cho móng băng dưới tường chịu mômen do áp lực phản lực của đất gây ra.Khi tính mômen người ta quan niệm cánh móng như những con son được ngàm vào các tiếtdiện qua chân tường

 Mô men tương ứng với mặt ngàm I-I

(n là số thanh dài cần thiết bố trí vào đế móng)

Thoả mãn điều kiện 100  a  200mm

 Mô men tương ứng với mặt ngàm II-II:

- Thép theo phương L, bố trí theo cấu tạo, chọn 810, a200

6501500

PHẦN 2: THIẾT KẾ MÓNG CỌC1.13

2.1 TÀI LIỆU THIẾT KẾ

2.1.2 Xử lý số liệu địa chất công trình:

Nền đất gồm 4 lớp, có số liệu địa chất như bảng dưới:

w(T/m3)

Tỷtrọnghạt

Δ

ĐộẩmW(%)

Giớihạnnhão

Wnh(%)

Giớihạndẻo

Wd(%)

Gócmasáttrong

(0)

LựcdínhCT/m2

Sứckhángxuyêntĩnhqc(Mpa)

Môđunbiếndạng E(T/m2)

d

W W B

 Sét pha (Tra bảng I-7, Cơ học đất)

0.1-0.01

0.05-0.002

0.01-<0.002

A

 Trạng thái cứng

Do có thêm lớp tôn nền dày 0.5m, γ W=1.65T /m2

Nên trụ địa chất có dạng như sau:

±0.000 Đất tôn nền

3

2.2 PHƯƠNG ÁN NỀN – MÓNG

2.2.1 Chọn loại cọc, kích thước cọc và phương án thi công

- Thiết kế móng cọc cho cột C1 có kích thước lxb = 55x40 cm

- Chiều sâu đặt đài min:

hmin= 0.88 (m) ; ở đây chọn hm = 2 (m) > hmin=0.96 (m)

Với độ sâu đáy đài đủ lớn, lực ngang Q nhỏ, trong tính toán gần đúng coi như bỏ quatải trọng ngang

- Địa chất có 5 lớp, lớp thứ 5 là lớp sét cứng nên đặt mũi cọc sâu 1.7m vào lớp này

- Chiều dài thực tế của cọc là 15m

- Chiều dài tính toán của cọc tính từ đáy bê tông lót đến mũi cọc là 14.4m

Dùng cốt thép dọc nhóm AII có Ra = 28000 T/m2, đai dùng thép AI

- Tính toán cốt thép chịu mô men cho cọc khi vận chuyển và cẩu lắp:

- Sau đây là sơ đồ tính toán cốt thép chịu mô men của cọc khi vận chuyển và cẩu lắp:

2.3

0.207L

A

0.207LB

A

L L

Sơ đồ tính cọc khi vận chuyển

Sơ đồ tính cọc khi cẩu lắp

- Cọc được hạ xuống bằng phương pháp ép rung, ta ngàm cọc vào đài bằng cách phá

vỡ một đoạn đầu cọc cho trơ cốt thép bằng 20 ϕ=20 × 12=240 mm  Lấy 350mm

2.4 XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC

2.4.1 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc

Sức chịu tải trọng nén theo phương dọc trục của cọc bê tông cốt thép tiết diện đặc hình lăng trụ xác định theo công thức

P v=φ(R b F b+R a F a)

cọc xuyên qua đất sét yếu, bùn, than bùn, móng cọc đài cao thì φ xác định theo tính toán.Khi đó sự uốn dọc được kể đến trong phạm vi từ đế đài đến bề mặt lớp đất có khả năng bảođảm độ cứng của nền hoặc đến đáy lóp đất yếu Trị số của φ lấy theo bảng 2.3

Bảng 2.4.1.1.1.1 Hệ số uốn dọc

Rb, Ra - Cường độ chịu nén tính toán của bê tông, của thép

Fa- Diện tích tiết diện của bê tông, của cốt thép dọc

- Do cọc xuyên qua lớp đất yếu (Lớp 1) một đoạn 4.9m tính từ đáy đài đến đáy lóp đất yếu.

2.4.2 Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu trạng thái (phương pháp thống kê)

- Ta xác định cường độ của cọc theo cường độ đất nền theo kết quả thí nghiệm

trong phòng.

- Chân cọc tỳ lên lớp sét cứng nên cọc làm việc theo sơ đồ cọc ma sát

) l.

f.

m U F R m (

Chia đất nền thành các lớp đồng nhất Ở đây zi và H tính từ cốt thiên nhiên

Cường độ tính toán của ma sát giữa mặt xung quanh cọc và đất bao quanh fi được tra theo

bảng 6-3, sách Hướng dẫn đồ án nền móng.

0.9 7.614

Cátbột

- Có H =15.9m (tra bảng 6-2, Sách hướng đẫn đồ án nền móng)  R =1182.6 T/m 2

 Pđ=1 ×[ (1 ×1182.6 ×0.352)+4 ×0.35 × 43.59]=205.5(T )

2.4.3 Sức chịu tải của cọc theo cường độ đất nền (Phụ lục B, TCXD 205-98)

- Sức chịu tải cho phép của cọc tính theo công thức

Q a1=33.4

3 +

131.2

2 =76.7(T )

2.4.4 Xác điịnh sức chịu tải của cọc theo thí nghiệm xuyên tĩnh CPT (Meyerhoff)

- Sức chịu tải cho phép của cọc tính theo công thức

- Diện tích sơ bộ của đế đài

Ntt  tt0  ttd 217.2+15.1 = 232.3 (T)

- Số lượng cọc sơ bộ

232.3 74.6

Để kể đến ảnh hưởng của mômen lấy số cọc nc’ = 6

Chọn sơ bộ kích thước đài cọc là 2.7 x 1.65 m (diện tích là 4.45 m2 xấp xỉ diện tích sơ

2.6 XÁC ĐỊNH CHIỀU CAO ĐÀI CỌC

Chiều cao đài hđ được chọn theo điều kiện chống chọc thủng Ở đây có thể sơ bộ chọn hđ

từ điều kiện đáy tháp chọc thủng vừa trùm hết cạnh ngoài các cọc biên Khi đó phản lực cáccọc đều nằm trong đáy tháp chọc thủng, lực chọc thủng = 0  chiều cao đài thoả mãn

Khi đáy tháp chọc thủng trùm hết cạnh ngoài các cọc biên theo cạnh dài của cột có:

lđ = 2(C +h2) + lcột

= 1.1(m)Tương tự khi đáy tháp chọc thủng trùm hết cạnh ngoài các cọc biên theo cạnh ngắn điềukiện là:

6 2 2

1

236.7 28 8 1 05

tt tt

y max tt

 Thoả mãn điều kiện lực max truyền xuống cọc dãy biên

2.8 KIỂM TRA NỀN MÓNG THEO TTGH 2

2.8.1 Kiểm tra điều kiện áp lực ở đáy móng khối quy ước

- Độ lún của nền móng cọc được tính theo độ lún của nền móng khối quy ước abcd

- Do cọc xuyên qua lớp đất yếu nên theo TCXD 205-98 ta xác định kích thước móng khối theo phương pháp 2o

- Góc mở φ=30 o lấy từ đoạn L1/3 tính từ mũi cọc

Trong đó: L1 là khoảng cách từ đáy lớp đất yếu đến mũi cọc.

- Chiều dài của đáy khối qui ước:

Có: ptcmax 38 (T) < 1.2RM = 1.2165.14 = 198.2(T)

ptctb  35.75 (T) < R

M = 165.14 (T)

Vậy thoả mãn điều kiện áp lực dưới đáy móng quy ước.

2.8.2 Kiểm tra điều kiện biến dạngp ở đáy móng khối quy ước

- Ứng suất bản thân tại đáy móng khối quy ước

gl zi i

oi

E

h E

Vậy đất nền đảm bảo độ lún tuyệt đối.

5.66 25.63

Với chiều cao đài đã chọn hđ = 1.1 m thì đáy tháp chọc thủng vừa trùm kín cạnh ngoàicác cọc biên Lực chọc thủng Pcth = 0  đài không bị chọc thủng, h0 = 1.1 - 0.15 = 0.95 (m)Như vậy chiều cao đài đã chọn hđ = 1.1m là hợp lý.

2.9.3 Tính toán mô men và thép đặt cho đài cọc:

MII = (32.7+39.5+46.4) x 0.3253 = 38.5 (Tm)

- Diện tích cốt thép chịu mô men MI

2 0

71.92

30 cm

I aI

a

M F

- Chiều dài của một thanh là: l 2a bv= 2700 - 2x35 = 2630(mm)

- Diện tích cốt thép chịu mô men MII

2.10 SỨC CHỊU TẢI NGANG CỦA CỌC TCXD 205-98

- Moment quán tính tiết diện ngang cọc

−3(m/T )

δ MH=δHM= 1

α bd2 E b I B o=

10.6472×3375 ×1.621=1.15 ×10

−3(T−1)

3.246 2.1 0.662 1.863 2.098 1.506 0.0773.4 2.2 0.575 1.887 2.272 1.72 0.0473.555 2.3 0.47 1.892 2.443 1.95 0.0173.709 2.4 0.347 1.874 2.609 2.195 -0.0073.864 2.5 0.202 1.83 2.765 2.454 -0.034.019 2.6 0.033 1.755 2.907 2.724 -0.0524.173 2.7 -0.162 1.643 3.03 3.003 -0.0694.328 2.8 -0.385 1.49 3.128 3.288 -0.0814.482 2.9 -0.64 1.29 3.196 3.574 -0.0944.637 3 -0.928 1.037 3.225 3.858 -0.1034.791 3.1 -1.251 0.723 3.207 4.133 -0.1054.946 3.2 -1.612 0.343 3.132 4.392 -0.1095.1 3.3 -2.011 -0.112 2.991 4.626 -0.1065.255 3.4 -2.45 -0.648 2.772 4.826 -0.1025.41 3.5 -2.928 -1.272 2.463 4.98 -0.0955.564 3.6 -3.445 -1.991 2.05 5.075 -0.0865.719 3.7 -4 -2.813 1.52 5.097 -0.0735.873 3.8 -4.59 -3.742 0.857 5.029 -0.0616.028 3.9 -5.21 -4.784 0.047 4.853 -0.0446.182 4 -5.854 -5.941 -0.927 4.548 -0.0276.337 4.1 -6.514 -7.216 -2.08 4.092 -0.0056.491 4.2 -7.179 -8.607 -3.428 3.461 0.02

0 1 2 3 4 5 6 7

Biểu đồ áp lực ngang của cọc chịu tải ngang

σ (T/m2)

Bảng 2.10.1.1.1.2 Bảng tính moment uốn dọc thân cọc

5.41 3.5 -3.919 -9.544 -10.34 -5.854 0.14

5.564 3.6 -3.757 -10.196 -11.751 -7.325 0.121

5.719 3.7 -3.471 -10.776 -13.235 -8.979 0.103

Biểu đồ moment của cọc chịu tải ngang

2.009 1.3 -0.838 -0.73 -0.356 0.876 0.018

2.164 1.4 -0.967 -0.91 -0.479 0.821 -0.033

2.318 1.5 -1.105 -1.116 -0.63 0.747 -0.083

2.473 1.6 -1.248 -1.35 -0.815 0.652 -0.124

5.41 3.5 1.074 -6.789 -13.692 -13.826 -0.1265.564 3.6 2.205 -6.212 -14.496 -15.613 -0.111

Biểu đồ lực cắt của cọc chịu tải ngang

Qz (T)