đồ án nền móng ( tính móng nông móng cọc )

- Khu vực xõy dựng, nền đất gồm 3 lớp cú chiều dày hầu như khụng đổi... Lớp đất 2, 3 tốt có khả nănglàm nền công trình... ’ là dung trọng tự nhiên của lớp đất trên đáy móng- Áp lực tớnh

A - Móng nông trên nền tự nhiên.

I TàI liệu thiết kế

I.1 Tài liệu công trình:

- Tải trọng tiờu chuẩn dưới chõn cỏc cột, tường (ghi trờn mặt bằng):

0 = 30,5 T/m ; Mtc

0 = 1,5 Tm/m ; Qtc

0 = 1T/m

I.2 Tài liệu địa chất công trình:

- Phương phỏp khảo sỏt: Khoan lấy mẫu thớ nghiệm trong phũng, kết hợp xuyờn tĩnh(CPT) và xuyờn tiờu chuẩn (SPT)

- Khu vực xõy dựng, nền đất gồm 3 lớp cú chiều dày hầu như khụng đổi

Lớp 1 : số hiệu 13 dày a = 1,7 m

Lớp 2 : số hiệu 25 dày b = 4,7 m

Lớp 3 : số hiệu 15 rất dày

Mực nước ngầm ở độ sõu 2 m

Lớp 1: Số hiệu 13 cú cỏc chỉ tiờu cơ lý như sau:

Trong đất các cỡ hạt d(mm) chiếm (%)

W

qc(MPa)

N

>10 10

5

5 2

2

1

1 0,5

0,5

0,25

0,25

0,1

0,1

0,05

0,05

0,02

<0,02

- Lượng hạt cú cỡ > 0,25 mm chiếm 15,5 + 37 +22 = 74,5% >50%  Đất cát hạt vừaất cát hạt vừa

- Có qc = 8,5 MPa= 850 T/m2 đất cỏt hạt vừa ở trạng thỏi chặt vừa ( 50 < qc < 150kG/cm2 ), gần phớa xốp  e0  0,6,  =2

= 1,15 trạng thái chảy nhão

tiờu chuẩn N = 2 cho biết lớp đất yếu

 Mụ đun nộn ộp(cú ý nghĩa là mụdun biến dạng trong thớ nghiệm khụng nở ngang):

E0s =  qc = 4 36 = 144 T/m2 (ứng với cát pha lấy  = 3-5)

Lớp 3: Số hiệu 15 cú cỏc chỉ tiờu cơ lý như sau:

Trong đất các cỡ hạt d(mm) chiếm (%)

W

qc(MPa)

N

>10 10

5

5 2

2

1

1 0,5

0,5

0,25

0,25

0,1

0,1

0,05

0,05

0,02

<0,02

- Lượng hạt cú cỡ > 0,25 mm chiếm 11 + 21,5 +38+20 = 90,5% >50%  Đất cát hạt vừaất cát hạt vừa

- Có qc = 10,2 MPa= 1020 T/m2 đất cỏt hạt vừa ở trạng thỏi chặt vừa ( 50 < qc < 150 kG/

Kết quả trụ đ ịa chất nh ư sau:

Nhận xét: Lớp đất trên khá tèt , nhưng mỏng, chỉ dày 1m Lớp đất 2, 3 tốt có khả nănglàm nền công trình

- Độ lỳn cho phộp Sgh = 8 cm Chờnh lỳn tương đối cho phộp gh

L

S



= 0,2 %

- Múng dạng đơn BTCT dưới cột, băng BTCT dưới tường BTCT chịu lực

- Cỏc tường chốn, bao che cú thể dựng múng gạch hay dầm giằng để đỡ

- Cỏc khối nhà cú tải chờnh lệch được tỏch ra bởi khe lỳn

- Chọn bờ tụng 250#  Rn = 1100 T/m2, Rk =88 T/m2

- Thộp chịu lực: AII  Ra =28000 T/m2

- Lớp lút: bờ tụng nghốo, mỏc thấp 100# , dày 10cm

- Lớp bảo vệ cốt thộp đỏy múng dày  3cm.(thường chọn 3 – 5 cm)

Bớc 2: Chọn kích thớc của móng.

- Chọn chiều sâu chôn móng

hm - Tớnh từ mặt đất tới đỏy múng (khụng kể lớp BT lút).chọn hm =0,7 m

- Chọn kích thớc đáy móng, chiều cao móng.

Ký hiệu múng đơn dưới cột C1, là M1, múng băng dưới tường T2 là M2 Chọn kớch thướccỏc múng:

N

.

2.0,71,5.1, 4 = 25,69 T/m2

No Mo

P min

P max

(’ là dung trọng tự nhiên của lớp đất trên đáy móng)

- Áp lực tớnh toỏn dưới đỏy múng:

Bớc 4: Kiểm tra sự làm việc đồng thời của công trình, móng và nền.

4.1 Kiểm tra sức chịu tải của nền.

- Giả thiết nền đồng nhất, mặt đất nằm ngang Điều kiện kiểm tra:

tt

p   

) 3 2 ( 

z  + zhmhd  Rđ2

hd h

z  = ’.hm + đhđ = 1,93.0,7 + 1,93 1= 3,28 T/m2

 zhmhd= k0 .(p - ’ hm)

Mặt khác: l/b = 1,5/1,4 = 1,07 ; z/b = hđ / b = 1 /1,4 = 0,714  Tra bảng, nội suy ta

đ-ợc k0 = 0,567  zhmhd = 0,567 (29,33 - 1,8.0,7) = 15,9 T/m2

- Xác định cờng độ đất nền của lớp đất ở đáy đệm cát ( lớp 2):

Sức chịu tải của lớp đất dưới đỏy đệm cỏt được xỏc định theo cụng thức Terzaghi chomúng quy ước: lq x bq x h mq = 2,65 x 2,55 x 1,7 m ( hmq = hm + hđ):

b

= 1 - 0,2.2,65

2,55= 0,81 ; nq =1; nc = 1 + 0,2 qu

qu l

 Như vậy nền đất ở lớp 2 đủ chịu lực và kớch thước chọn như trờn là hợp lý.

4.2 Kiểm tra biến dạng nền đất

- Dựng phương phỏp cộng lỳn từng lớp để tớnh độ lỳn tuyệt đối của múng



n i i

gl i si

i i E

li

m

ziM

btT/m2

sicm

btT/m2

 bt

T/m2

 glT/m2

E0T/m2

sicm

5.1 TÝnh to¸n kiÓm tra chiÒu cao lµm viÖc cña mãng

Điều kiện chống đâm thủng không kể ảnh hưởng của thép ngang và không có cốt xiên,đai:



 pot = p0min + (p0max - p0min).

.2

.2

2 max

l ng a

M

2

Chän 9 10 a 180 (Fa = 7.07 cm2)

b ng a

IX cÊu t¹o mãng.

Hệ dầm giằng: tại những vị trí có tường bố trí hệ dầm tường để đỡ tường chèn Chiều caocủa dầm tường chọn theo nhịp của dầm (cấu tạo xem bản vẽ):

- Lớp lót: bê tông nghèo, mác thấp 100# , dày 10cm

- Lớp bảo vệ cốt thép đáy móng dày  3cm.(thường chọn 3 – 5 cm)

Bíc 2: Chän kÝch thíc cña mãng.

- Chän chiÒu s©u ch«n mãng

hm - Tính từ mặt đất tới đáy móng (không kể lớp BT lót).chän hm =0,5 m

- Kích thước móng : b x h = 1,4 x 0,3 (m)

Bớc 3: Xác định áp lực dới đáy móng

- Ta cắt múng 1 đoạn b=1m và xột như múng đơn

- Giả thiết múng dưới tường là múng cứng, bỏ qua ảnh hưởng của múng bờn

- Áp lực tiờu chuẩn tiếp xỳc dưới đỏy múng:

tc

h F

(’ là dung trọng tự nhiên của lớp đất trên đáy móng)

- Áp lực tớnh toỏn dưới đỏy múng:

Bớc 4: Kiểm tra kích thớc đáy móng

4.1 Kiểm tra sức chịu tải của nền.

- Giả thiết nền đồng nhất, mặt đất nằm ngang Điều kiện kiểm tra:

tt

p   

) 3 2 ( 

z  + zhmhd  Rđ2

hd h

z  = ’.hm + đhđ = 1,93.0,5 + 1,93 1,2= 3,28 T/m2

 zhmhd= k0 .(p - ’ hm)

Mặt khác: l/b = 1,4 /1= 1,4; z/b = hđ / b = 1,2 /1= 1,2  Tra bảng, nội suy ta đợc k0 =0,344  zhmhd = 0,344 (26,05 - 1,93.0,5) = 8,63 T/m2

- Xác định cờng độ đất nền của lớp đất ở đáy lớp 1:

Sức chịu tải của lớp đất dưới đỏy đệm cỏt được xỏc định theo cụng thức Terzaghi chomúng quy ước: lq x bq x h mq = 2,78 x 2,38 x 1,7 m ( hmq = hm + hđ):

q = 1 h1 + đệm hđệm = 1,88 0,7 + 1,8 1= 3,28 T/m2

n = 1 – 0,2

qu

qu l

b

= 1 - 0,2.2,78

2,38= 0,77 ; nq =1; nc = 1 + 0,2 qu

qu l

 Như vậy nền đất ở lớp 2 đủ chịu lực và kớch thước chọn như trờn là hợp lý

4.2 Kiểm tra biến dạng nền đất

- Dựng phương phỏp cộng lỳn từng lớp để tớnh độ lỳn tuyệt đối của múng



n i i

gl i si

i i E

li

m

ziM

btT/m2

 bt

T/m2

 glT/m2

E0T/m2

sicm

btT/m2

sicm

5.1 TÝnh to¸n kiÓm tra chiÒu cao lµm viÖc cña mãng

Điều kiện chống đâm thủng không kể ảnh hưởng của thép ngang và không có cốt xiên,đai:

ng  p p l ng b

tt ng

.2

.2

2 max

l ng a

I Số liệu công trình: (nhà công nghiệp):

- Cột ( toàn khối hoặc lắp ghép )

Tiết diện cột : lC x bC = 600x400 ( mm x mm )

Cao trình cầu trục: 6,3 m; cao trình đỉnh cột: 8,5m

- Số liệu tải trọng tớnh toỏn:

 Tải trọng ngang tại đỉnh cột và giú Pg = 30,6 kN

2 Nền đất:

Cao trình mặt đất tự nhiên : +0.00m

Bề dày lớp đất phủ móng khoảng 0.3  1m

1234

II.Yêu cầu :

- Xác định tổ hợp tải trọng cơ bản tác dụng lên móng: N0, M0, Q0

- Phân loại đất, trạng thái đất

- Đất cát hạt vừaề xuất hai phơng án móng cọc đài thấp và thiết kế một phơng án

- Bản vẽ có kích thớc 297x840 ( đóng cùng vào thuyết minh ), trên đó thể hiện:

Cao trình cơ bản của móng cọc đã thiết kế và lát cắt địa chất ( tỷ lệ từ 1:150 đến1:100); các chi tiết cọc (tỷ lệ 1:20 – 1:10); các chi tiết đài cọc ( tỷ lệ 1:50 – 1:30); Bảngthống kê thép đài, thép cọc; các ghi chú cần thiết

Giáo viên hớng dẫn

Phạm Thị Loan

i Tài liệu thiết kế

I.1 Tài liệu công trình

- Đặc điểm kết cấu: Nhà cụng nghiệp một tầng, một nhịp cú cầu trục Kết cấu nhà khung

ngang BTCT một tầng cú cầu trục, thi cụng toàn khối Gần đỳng coi sơ đồ tớnh cột là cộtconxon: Tiết diện cột lcxbc = 0,6 x 0,4 (m), cao trỡnh đỉnh cột 8,5 m, cao trỡnh cầu trục6,3m

- Tải trọng tớnh toỏn tại chõn cột:

- Tổ hợp tải trọng tiờu chuẩn: Khụng cú tổ hợp tải tiờu chuẩn nờn số liệu tải trọng tại

chõn cột cú thể được lấy như sau:

Ntc

0 = Ntt /n; Mtc

0 = Mtt /n; Qtc

0 = Qtt /n

(n là hệ số vượt tải gần đỳng cú thể lấy chung n = 1,1 – 1,2 ở đõy chọn n = 1,15)

Tải trọng tại chõn cột:

47 , 40

= 0,63

Nhận xột: độ lệch tõm khỏ lớn, mụmen theo phương dọc nhỏ.

I.2 Tài liệu địa chất:

- Phương phỏp khảo sỏt: Khoan, kết hợp xuyờn tĩnh (CPT) và xuyờn tiờu chuẩn(SPT)

- Khu vực xõy dựng, nền đất gồm 4 lớp cú chiều dày hầu như khụng đổi

0,761

0,74

Từ đú cú:

- Hệ số rỗng tự nhiờn :

) 299 , 0 1 (

= 27.95.924.5 = 0,576  trạng thỏi dẻo mềm gần dẻo cứng

- Mụ đun biến dạng: qc = 2 MPa = 200 T/m2  E0 = .qc = 4.200 = 800 T/m2

1 18 5

) 26 , 0 1 (

1 69 , 2

Số hiệu 201, h3 = 6,8 m; Cỏc chỉ tiờu cơ lý của đất:

Trong đất các cỡ hạt d(mm) chiếm (%)

0.1

0.25

Cỡ hạt d  0.5mm chiếm 15.5

d > 0.25mm chiếm 46 

d > 0.1mm chiếm 76 

Ta thấy hàm lượng cỡ hạt lớn hơn 0,15mm trên 75%  lớp 3 là lớp cát hạt nhỏ, lẫnnhiều hạt thô.

- Sức kháng xuyên qc = 7,5 Mpa = 750 T/m2  lớp 3 là loại cát hạt vừa ở trạng thái chặtvừa   = 330, e0 = 0,65

- Dung trọng tự nhiên  =

1

) 01 , 0 1 (

) 168 , 0 1 (

1 64 ,

Thấy hàm lượng cỡ hạt lớn hơn 2mm trên 25% vậy lớp 4 là lớp cát sỏi

Mô đun biến dạng E1= qc lớp 4 là cát sỏi chặt vừa  chọn  = 2

 E1 = 2.12 = 24 MPa = 2400 T/m2

Ta có kết quả trụ địa chất như sau:

NhËn xÐt :

Lớp đất thứ nhất và thứ hai thuộc loại mềm yếu, lớp 3 khá tốt và dày, lớp 4 rất tốtnhưng ở dưới sâu

I.3 Tiªu chuÈn x©y dùng

- Công trình có tải khá lớn, đặc biệt lệch tâm lớn

- Khu vực xây dựng biệt lập, bằng phẳng

- Đất nền gồm 4 lớp:

+ Lớp 1: cát pha dẻo gần nhão khá yếu

+ Lớp 2: sét nhão lớp yếu, dày 6,3 m

+ Lớp 3: là lớp cát chặt vừa tính chất xây dựng tốt và có chiều dày 6,5 m

+ Lớp 4: lớp sỏi chặt, tốt nhưng ở dưới sâu

Nước ngầm không xuất hiện trong phạm vi khảo sát

- Chọn giải pháp móng cọc đài thấp

C¸t pha, dÎo mềm, =1,86 T/m3 , =2.68, = 100, c=1,5 T/m2,

B = 0.576, qc = 200 T/m2, N=8, E0 = 800 T/m2

SÐt pha, nh·o, E0=105 T/m2, =1,73 T/m3 , =2.68 = 405, c=1 T/m2, qc = 42 T/m2, N =1

 Phương ỏn 1: dựng cọc BTCT 25 x 25 cm, đài đặt vào lớp 1, mũi cọc hạ sõu

xuống lớp 3 khoảng 2 – 4m Thi cụng bằng phương phỏp ộp

 Phương ỏn 2: dựng cọc BTCT 30 x 30 cm, đài đặt vào lớp 1, mũi cọc hạ sõu

xuống lớp 3 khoảng 2 – 4m Thi cụng bằng phương phỏp đúng

 Phương ỏn 3: dựng cọc BTCT 30x30, đài đặt vào lớp 1 Cọc hạ bằng phương

phỏp khoan dẫn và đúng vào lớp 4 Phương ỏn này độ ổn định cao nhưng khú thicụng và giỏ thành cao

+ Cốt thộp: thộp chịu lực trong đài là thộp loại AII cú Ra = 28000 T/m2

+ Lớp lút đài: bờ tụng nghốo 100# dày 10 cm

+ Đài liờn kết ngàm với cột và cọc (xem bản vẽ ) Thộp của cọc neo trong đài  20d ( ở đõy chọn 40 cm ) và đầu cọc trong đài 10 cm

Cọc đỳ c sẵn:

+ Bờ tụng : 300 # Rn = 1300 T/m2

+ Cốt thộp: thộp chịu lực - AII , đai - AI

+ Cỏc chi tiết cấu tạo xem bản vẽ

Bớc 1: Chọn đài và cọc

1.1 Chiều sâu đáy đài h m

Tớnh hmin - chiều sõu chụn múng yờu cầu nhỏ nhất:

hmin = 0,586 m ; ở đõy chọn hm = 1,2 m > hmin = 0,586 m

 Với độ sõu đỏy đài đủ lớn, lực ngang Q nhỏ, trong tớnh toỏn gần đỳng coi như bỏ quatải trọng ngang

1.2 Cọc

- Tiết diện cọc 25 x 25 (cm) Thộp dọc chịu lực 4 16 AII

- Chiều dài cọc: chọn chiều sõu cọc hạ vào lớp 3 khoảng 3,2m  chiều dài cọc

lc = (3,2 + 6,3 + 3,2) - 1,2 + 0,5 = 12 m

Cọc được chia thành 2 đoạn dài 6 m Nối bằng hàn bản mã

Bíc 2: Søc chÞu t¶i cña cäc:

2.1 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu

2.2 Sức chịu tải của cọc theo đất nền

- Xác đinh theo kết quả của thí nghiệm trong phòng (phương pháp thống kê):

Sức chịu tải của cọc theo nền đất xác định theo công thức:

Pgh = Qs + Qc sức chịu tải tính toán Pđ = Fs

P gh

n i

R : Sức kháng giới hạn của đất ở mũi cọc Với Hm = 13,2 m, mũi cọc đặt ở lớp cát hạt

i : lực ma sát trung bình của lớp đất thứ i quanh mặt cọc Chia đất thành các lớpđất đồng nhất, chiều dày mỗi lớp  2m như hình vẽ Ta lập bảng tra được i (theo giá trị

độ sâu trung bình li của mỗi lớp và loại đất, trạng thái đất)

Q c

 +

2 5

Trong đó:

+ Qc = k.qcm.F : sức cản phá hoại của đất ở mũi cọc

k - hệ số phụ thuộc loại đất và loại cọc, tra bảng 5.11 có k = 0,5

 Qc = 0,5.750.0,0625= 23,44 T

+ Qs = U.

i ci q

 hi : sức kháng ma sát của đất ở thành cọc

i - hệ số phụ thuộc loại đất và loại cọc, biện phỏp thi cụng, tra bảng 5.11

n

i

N L U K

- Chọn hđ = 0,8m  h0đ  0,8 - 0,1 = 0,7 m(cơ sở để chọn bề dày của đài cọc ?)

Bớc 4: Tính toán kiểm tra sự làm việc đồng thời của công trình, móng cọc

và nền.

4.1 KiÓm tra t¶i träng t¸c dông lªn cäc.

- Theo các giả thiết gần đúng coi cọc chỉ chịu tải dọc trục và cọc chỉ chịu nén hoặc kéo + Trọng lượng của đài và đất trên đài:

2 i

i x

y

y M







n 1 i

2 i

i y

x

x M

+ Tải trọng tính với tổ hợp tải tiêu chuẩn tại đáy đài là:

 4 1 , 1 2

1 , 1 6 , 38

+ Tải trọng truyền lên cọc không kể trọng lượng bản thân cọc và lớp đất phủ từ đáy đàitrở lên tính với tải trọng tính toán:

2 i

i

tt x 0

y

y M







n 1 i

2 i

i

tt y 0

x

x M

Bảng số liệu tải trọng ở các đầu cọc.

Pmax = 23,64 T; Pmin = 4,83 T  Tất cả các cọc đều chịu nén

Pmin+ qc > 0  các cọc đều chịu nén  Kiểm tra: P = Pmax + qc  [P]

trọng lượng tính toán của cọc qc = 2,5.a2 lc.n (n = 1,1 - hệ số vượt tải)

 qc = 2,5.0,0625.12.1,1  2 T

 Pnén = Pmax+ qc = 23,64 + 2  25,64 T < [P] = 28,7 T

 Vậy tất cả các cọc đều đủ khả năng chịu tải và bố trí như trên là hợp lý

4.2 Kiểm tra cờng độ đất nền tại mũi cọc

Giả thiết coi múng cọc là múng khối quy ước như hỡnh vẽ:

- Điều kiện kiểm tra:

pqư  Rđ

pmaxqư  1,2.Rđ

- Xỏc định khối múng quy ước:

h

h

hoặc theo Terzaghi ta thấy h3 = 3,2

- Xỏc định tải trọng tớnh toỏn dưới đỏy khối múng quy ước (mũi cọc):

=

6

76 , 5 66 ,

 Như vậy nền đất dưới mũi cọc đủ khả năng chịu lực.

Chỳ ý: Nếu dưới mũi cọc cú lớp đất yếu thỡ phải kiểm tra khả năng chịu lực của lớp đất

này

4.3 Kiểm tra lún cho móng cọc:

- Ứng suất bản thõn tại đỏy khối múng quy ước:

 0,76 cm(tại sao không tính lún bằng phơng pháp cộng lún ?)

Bớc 5: Tính toán kiểm tra độ bền bản thân móng cọc

b

M+

Biểu đồ mômen cọc khi cẩu lắp

Ta thấy M1 < M2 nờn ta dựng M2 để tớnh toỏn

+ Lấy lớp bảo vệ của cọc là a’= 3cm  Chiều cao làm việc của cốt thộp

h0 = 30 -3 = 27 cm

 Fa =

a R h

M

.

9

,

2 = 0,9.0,027,362.28000 = 0,000053 m2 = 0,53 cm2;Cốt thộp dọc chịu mụ men uốn của cọc là 2 16 (Fa = 4 cm2)

 cọc đủ khả năng chịu tải khi vận chuyển, cẩu lắp

- Chọn bỳa thớch hợp: Theo kinh nghiệm với lc  12 m  Qbỳa = 2,5 T (bỏ)

5.2 Tính toán kiểm tra đài cọc

Đài cọc làm việc như bản conxon cứng, phớa trờn chịu lực tỏc dụng dưới cột N0 , M0 phớadưới là phản lực đầu cọc P0i  cần phải tớnh toỏn hai khả năng

5.2.1 Kiểm tra cờng độ trên tiết diện nghiêng - điều kiện đâm thủng:

Gải thiết bỏ qua ảnh hưởng của cốt thép ngang.

- Kiểm tra cột đâm thủng đài theo dạng hình tháp:

bc x hc - kích thước tiết diện cột bc x hc = 0,4x 0,6 m

h0 - chiều cao làm việc của đài h0 = 0,7m

C1, C2 - khoảng cách trên mặt bằng từ mép cột đến mép của đáy tháp đâmthủng C1 =0,675; C2 = 0,325

 Pcđt = [2,16 ( 0,4 + 0,325) + 3,56 ( 0,6 + 0,675)] 0,7 88 = 376,4 T

Vậy Pđt = 56,48 < Pcđt = 376,4 T

 chiều cao đài thoả mãn điều kiện chống đâm thủng

- Kiểm tra khả năng hàng cọc chọc thủng đài theo tiết diện nghiêng:

7 , 0 1 7 , 0 1

5.2.2 Tính toán cờng độ trên tiết diện thẳng đứng - Tính cốt thép đài

Đài tuyệt đối cứng, coi đài làm việc như

M

.

M

9 ,

0 0 = 0,9.013,7.,280009 = 0,00078 m2 = 7,8 cm2 (với h0 = 0,7 m) Chọn 15  12 a200 : Fa = 15,8 cm2

(hàm lượng  = Fa/ lđ *h0 = 0,08 % >  =0,05 %)

Tài liệu tham khảo

1 Kết cấu BTCT I và II - G.S -T.S Ngụ Thế Phong …

Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật 2000