đồ án nền và móng

- Khu vực xõy dựng, nền đất gồm 3 lớp cú chiều dày hầu như khụng đổi... ở đõy chọn giải phỏp gia cố nền bằng cọc cỏt là khảthi..  Nền đất dưới đỏy múng đủ sức chịu tải và kớch thước chọ

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 = 33,5 T/m ; Mtc

0 =2,7 Tm/m ; Qtc

0 = 1,3 T/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

a1-2 =

100 200

200 100

p p

e e



= 0,65 trạng thái dẻo

xuyờn tiờu chuẩn N = 8 cho biết lớp đất trung bình

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

E0s =  qc = 5 156 = 780 T/m2 (ứng với sột pha lấy  = 5-8)

Lớp 2: Số hiệu 17 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 10,5+ 29 + 33,5+16 = 89% >50%  Đất cát hạt vừa

- Có qc = 15,5 MPa= 1550 T/m2 đất cỏt hạt vừa ở trạng thỏi chặt vừa ( 50 < qc < 150 kG/

200 100

= -0,23 tr¹ng th¸i nöa r¾n - dÎo

tiêu chuẩn N = 37cho biết lớp đất tèt

 Mô đun nén ép(có ý nghĩa là môdun biến dạng trong thí nghiệm không nở ngang):

E0s =  qc = 4 687 = 2748 T/m2 (ứng với c¸t pha lấy  = 3-5)

Kết quả trụ đ ịa chất nh ư sau:

Nhận xột: Lớp đất trờn yếu và dày 6,1m không thể đặt móng trực tiếp lên lớp đất đó Lớp

đất 2, 3 có xu hớng tốt dần

I.3 Tiêu chuẩn xây dựng

L

S



= 0,2 %

dớnh nờn lấy Fs = 2)

II Phơng án nền, móng.

- Tải trọng cụng trỡnh khụng lớn Lớp đất trờn cựng là sét pha, khỏ yếu và dày 6,1 mđồng thời nước ngầm ở độ sõu 6 m ở đõy chọn giải phỏp gia cố nền bằng cọc cỏt là khảthi

- Múng BTCT dạng đơn dưới cột, múng băng BTCT dưới tường

- 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

 Vật liệu móng, giằng, cọc cát.

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

70%, Mica < 0,15% ), đổ từng lớp  50 cm và rung hay đầm đồng thời kộo ống dầnlờn

Tớnh chất vật lý của lớp đất sau khi gia cố bằng cọc cỏt: Giả thiết cọc cỏt nộn chặt đất

enc = 0,613 (chọn theo kinh nghiệm enc= e0 - 0,3)

Ghi chỳ: Sau khi thi cụng phải thớ nghiệm (bàn nộn, CPT …) để xỏc định cỏc chỉ tiờu cơ

lý của đất đó gia cố để điều chỉnh thiết kế.

Bớc 1: Chọn kích thớc của móng.

IV Chọn chiều sâu chôn móng.

- Chọn chiều sâu chôn móng

hm - Tớnh từ mặt đất tới đỏy múng (khụng kể lớp BT lút), chọn hm =1,4 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 thước múng M1 : b x l x h = 2x 2,4 x 0,55 (m)

M2 : b x h = 1,2 x 0,3 (m)

Bớc 2: Chọn cọc cát

- Đặc trng cọc cát:

Chọn cọc cỏt cú đường kớnh d = 40 cm, mũi cọc cỏt hạ vào lớp đất 2 (cú tớnh chất xõy

e





0 0

- Bố trớ cọc cỏt: Bố trớ dạng lưới tam giỏc gần đều như hỡnh vẽ

Bớc 3: Xác định áp lực của công trình dới đáy móng.

- Giả thiết múng cứng, bỏ qua ảnh hưởng của múng

-Áp lực gõy lỳn pgl:

No Mo

P min

P max

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

4.1 Kiểm tra sức chịu tải của nền.

 Nền đất dưới đỏy múng đủ sức chịu tải và kớch thước chọn như trờn là hợp lý

 Kiểm tra lớp đất dới mũi cọc cát :

- Tại độ sõu 6,8 m cú:

+ Ứng suất do trọng lượng bản thõn: bt = ’.h m + gc h gc

đỳng như sau:

gc =

F

) F F (

vậy bt > 5 2 khụng cần kiểm tra lớp đất dưới đỏy cọc cỏt

4.2 Kiểm tra độ biến dạng của nền đất

Phạm vi nộn lỳn tới độ sõu 6,8 m gồm 2 lớp đất, coi cọc cỏt gia cố gần hết chiều dày nộnlỳn và nền sau khi gia cố là đồng nhất, vỡ vậy gần đỳng ta cú thể tớnh độ lỳn của nền bằngphương phỏp ỏp dụng trực tiếp kết quả lý thuyết đàn hồi:

0

2

0 b p E

Chỳ ý: Sau khi tớnh lỳn của múng M2 và M3 cần xỏc định độ chờnh lỳn tương

L

S L

5.1 Kiểm tra chiều cao móng.

kể ảnh hưởng của thộp ngang và khụng cú cốt xiờn, đai:

- Tính Pđt ( hợp lực phản lực của đất trong phạm vi gạch chéo):

Pđt =p dt ldt.b = p p t l dt b

tt

2

0 max 

 Đảm bảo điều kiện chống đõm thủng.

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

Tớnh toỏn cường độ trờn tiết diện thẳng gúc tại vị trớ cú Mụmen lớn

.2

.2

2 max

= 12,43+(25,75-12,43)

4 , 2

95 , 0 4 ,

l ng a

Fa =

0

15,590,9 0,9.28000.0,52

b ng a

đồng thời kết hợp đỡ tường chèn, tường bao Cấu tạo giằng 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

- Kích thước móng : b x h = 1,8x 0,5 (m)

Bớc 3: Xác định áp lực của công trình dới đáy móng.

- Cắt dải dài 1m và xột như múng đơn

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

hưởng của múng bờn

- Áp lực tiếp xỳc 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.

P min

P max

pmax  1,2.Rđ ( 31,92T/m2 <  1,2 26,67 = 32T/m2 )

 Nền đất dưới đỏy múng đủ sức chịu tải và kớch thước chọn như trờn là hợp lý

 Kiểm tra lớp đất dới mũi cọc cát :

- Tại độ sõu 6,8 m cú:

+ Ứng suất do trọng lượng bản thõn: bt = ’.h m + gc h gc

đỳng như sau:

gc =

F

) F F (

vậy bt > 5 2 khụng cần kiểm tra lớp đất dưới đỏy cọc cỏt

4.2 Kiểm tra độ biến dạng của nền đất

Phạm vi nộn lỳn tới độ sõu 6,8 m gồm 2 lớp đất, coi cọc cỏt gia cố gần hết chiều dày nộnlỳn và nền sau khi gia cố là đồng nhất, vỡ vậy gần đỳng ta cú thể tớnh độ lỳn của nền bằngphương phỏp ỏp dụng trực tiếp kết quả lý thuyết đàn hồi:

0

2

0 b p E

5.1 KiÓm tra chiÒu cao mãng.

kể ảnh hưởng của thép ngang và không có cốt xiên, đai:

= 31,02 T > Pđt = 9,73 T

 Đảm bảo điều kiện chống đõm thủng.

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

Tớnh toỏn cường độ trờn tiết diện thẳng gúc tại vị trớ cú Mụmen lớn

.2

.2

2 max

l ng a

Phần II - móng cọc đài thấp

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:

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

- Đề 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

Lớp 1 : số hiệu 101 dày a = 3,2 m

Lớp 2 : số hiệu 301 dày b = 6,3 m

Lớp 3 : số hiệu 201 dày c = 6,8 m

) 299 , 0 1 (

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

- Mô 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



=

65 , 1

) 168 , 0 1 (

1 64 ,

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

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

 E1 = 2.12 = 24 MPa = 2400 T/m2

Ta cú 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

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

i : lực ma sát trung bình của lớp đất thứ i quanh mặt cọc Chia đất thành các lớp

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

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

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:

i i 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

- Trường hợp treo cọc lờn giỏ bỳa: để M2+  M2-  b  0,294 lc = 1,764 m

-2 = 2

2

M 2

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

.

 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

dưới 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 %)

 Bố trớ cốt thộp với khoảng cỏch như trờn cú thể coi là hợp lý

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

2 Nền và Móng - P.GS – T.S Lê Đức Thắng ….

Nhà xuất bản giáo dục 1998