đồ án nền móng

Tổng độ sâu đã khoan là105m với 53 mẫu đất nguyên dạng dùng để thăm dò địa tầng và thí nghiệm xác định tính chất cơ lý của các lớp đất.. CẤU TẠO ĐỊA CHẤT: Từ mặt đất hiện hữu đến độ sâu

Đồ án nền

móng

để lại, cũng như đồ án môn học của các khóa trước Nhưng quan trọng nhất vẫn là người thầyhướng dẫn thầy chỉ ra hướng đi, cách xác định phương án và giải quyết mọi thắc mắc.

Trong đồ án môn học này em nhận được là thiết kế 2 phương án móng cho công trình:

“KHU NHÀ Ở TÂN QUI ĐÔNG” Địa điểm: PHƯỜNG TÂN PHONG-QUẬN 7-TP HỒ CHÍMINH.Sau khi nghiên cứu và thống kê các số liệu địa chất em quyết định chọn 2 phương án saumóng băng và móng cọc BTCT Mỗi phương án đều có ưu nhược điểm của nó Quyết định chọnphương án nào là công việc của người thiết kế sao cho tối ưu về mặt kinh tế, khả thi về mặt thicông

Do lần đầu tiên làm đồ án nên không có kinh nghiệm trong tính toán thiết kế em đã phảilàm lại rất nhiều lần ( và có lẽ cũng chưa hoàn thiện ) và bản vẽ sẽ không tránh khỏi nhiều sai sótmong thầy bỏ qua và chỉ dẫn thêm, để em có thể hoàn thành tốt hơn trong những đồ án tiếp theo Cuối cùng, em xin chân thành cam ơn các thầy trong bộ môn Địa cơ-Nền móngđã hướng dẫn,giải quyết cho em nhưng thắc mắc trong tính toán, thiết kế, đặc biệt là thầy hướng dẫn chính: LeTrọng Nghĩa đã giúp em hoàn thành đồ án này

Tp Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 03 năm 2010

Sinh viên thực hiện Huỳnh Văn Tín

Phần 1

Công trình: KHU NHÀ Ở TÂN QUY ĐÔNG

Địa điểm : Phường Tân Phong – Quận 7 – TP.HCM

**********************************************************

I MỞ ĐẦU:

Công tác khoan khảo sát địa chất phục vụ cho việc thiết kế xây dựng công trình Khu nhà

ở Tân Qui Đông tại phường Tân Phong – Quận 7 – TP.HCM đã được thực hiện từ ngày25/08/2000 đến 30/08/2000

Khối lượng đã khảo sát gồm 3 hố khoan, mỗi hố sâu 35,0m Tổng độ sâu đã khoan là105m với 53 mẫu đất nguyên dạng dùng để thăm dò địa tầng và thí nghiệm xác định tính chất cơ

lý của các lớp đất

II CẤU TẠO ĐỊA CHẤT:

Từ mặt đất hiện hữu đến độ sâu đã khảo sát là 35.0m, nền đất tại đây được cấu tạo bởi 2 lớp đất

và 1 lớp thấu kính, thể hiện trên các hình trụ hố khoan và mặt cắt địa chất công trình, theo thứ tự

từ trên xuông dưới như sau:

II.THỐNG KÊ SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT:

Trong quá trình khảo sát địa chất, ứng với mỗi lớp địa chất ta tiến hành lấy nhiều mẫu ở độsâu khác nhau và ở các hố khoan khác nhau nên chúng cần được thống kê để đưa ra một chỉ tiêuduy nhất của giá trị tiêu chuẩn Atc và giá trị tính toán Att phục vụ cho việc tính toán nền móngtheo các trạng thái giới hạn khác nhau

1 Phân chia đơn nguyên địa chất :

1.a Hệ số biến động:

Chúng ta dựa vào hệ số biến động ν để phân chia đơn nguyên, một lớp đất công trình khitập hợp các giá trị cơ lý có hệ số biến động ν đủ nhỏ.

• Hệ số biến động ν có dạng như sau:

A

σ

ν =

• Giá trị trung bình của một đặc trưng :

n

A A

n i

1σ

với : Ai : Giá trị riêng của đặc trưng từ một thí nghiệm

n : Số lượng mẫu thí nghiệm

1.b Qui tắc loại trừ sai số:

Trong tập hợp mẫu của một lớp đất có hệ số biến động ν ≤ [ν] thì đạt còn ngược lại thì ta

phải loại trừ các số liệu có sai số lớn Nếu hệ số biến động không thoả thì phải chia lại lớp đất.Trong đó [ν]: hệ số biến động, cho phép, tra bảng trong QPXD 45-78 tùy thuoc vào từng loại đặc

Trong đó ước lượng độ lệch:

1

)(

với v hệ số phụ thuộc vào số lượng mẫu thí nghiệm

Bảng thống kê chỉ số v với độ tin cậy hai phía = 0.95

2 Thống kê các đặc trưng tiêu chuẩn:

2.1 Đại lượng vật lý (W, γ , e):

2.2 Đại lượng cơ học (C, ϕ ):

Xác định bằng phương pháp bình phương cực tiểu của quan hệ tuyến tính của

1

1 1

i i n

1

tan

1 1

i i i

n i i

1 1

i i

3 Thống kê các đặc trưng tính toán:

Nhằm mục đích nâng cao độ an toàn cho ổn định của nền chịu tải, một số tính toán ổnđịnh của nền được tiến hành vơi các đặc trưng tính toán

Trong QPXD 45-78, các đặc trưng tính toán của đất được xác định theo công thức sau :

lượng đơn vị (γ) và cường độ chịu nén một trục tức thời có hệ số an toànđất đuợc xác đinh như sau:

ρ

±

=1

1

d

k

Trong đó : ρ là chỉ số độ chính xác được xác định như sau:

-Với trọng lượng riêng γ và cường độ chịu nén một trục Rc:

2)(

1

1

γγσ

1 2

)tan

(2

1

i tc tc n

Trong đó: tα hệ số phụ thuộc vào xác suất tin cậy α, tra bảng

Khi tính nền theo biến dạng (TTGH2) thì α = 0.85

Khi tính nền theo cường độ (TTGH1) thì α = 0.95

Bảng tra hệ số tαBậc tự do (n-1) với R,γ

Bậc tự do (n-2) với C, ϕ 0.85 Hệ số t0.90α ứng với xác suất tin cậy bằng0.95 0.98 0.99

I.THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT: LỚP ĐẤT SỐ 1 :

I.1 Các chỉ tiêu vật lý(W, γ w, γ s, e):

a.Độ ẩm (W) :

STT Kh

mẫu

Chiều sâu lấy mẫu (m)

Wi(%)

(Wi-Wtb)(%)

V = 2.75 ( n=19 ) v*σcm =19.2393

Độ lệch toàn phương trung bình:σ=7.18782

Hệ số biến động:υ =σ/Wtb =0.08778 < [υ]=0.15

Giá trị tính toán:Wtt =Wtc = Wtb = 81.8842 (%)

Tα: Hệ số tra bảng ,tuỳ thuộc vào n.

Tính theo trang thái giới hạn I: α =0.95 ==>Tα =1.73

19

027739

0

*73.1

==> 0.0068

19

027739

0

*07.1

c Dung trọng đẩy nổi ( γs ):

STT Kh mẫu Chiều sâu

V = 2.75 ( n=19 ) V*σcm = 0.8667

Độ lệch toàn phương trung bình: σ = 0.3238

Hệ số biến động: :υ =σ/γtb = 0.0647 Giá trị tiêu chuẩn : γtc = γ tb = 5.00 ( KN/m 3 )Giá trị tính toán: γtt =γtc*(1±ρ) với

n

ρ α *

=Trong đó: n : số lần thí nghiệm (n=19)

Tα: Hệ số tra bảng ,tuỳ thuộc vào n

Tính theo trang thái giới hạn I: α =0.95 ==>Tα =1.73

19

0647.0

*73.1

19

0647.0

*07.1

Giá trị tính toán: ett = etc =etb =2.217421

I.2 Các chỉ tiêu cơ học ( C, ϕ ):

a Ứng suất τ ứng với lực cắt ĩ =10 (KN/m 2 ) :

STT Kh

mẫu

Chiều sâu lấy mẫu (m) τi

(KN/m2)

tI - ttb(KN/m2)

(ti-ttb)2 Ghi

Chú

1 1_1 1.5-2.0 7.8 -1.078947368 1.164127424 Nhận

tI - ttb(KN/m2)

σ =1.026263

υ =σ/τtb=0.10702Giá trị tiêu chuẩn:τtc =τtb = 9.589474 (KN/m2)

(KN/m2)

tI - ttb(KN/m2)

σ =1.144348

υ =σ/τtb=0.110875Giá trị tiêu chuẩn:τtc =τtb = 10.32105 (KN/m2)

II.THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT : LỚP ĐẤT SỐ 2A:

II.1 Các chỉ tiêu vật lý(W, γ w, γ s , e):

(KN/m2)

tI - ttb(KN/m2)

(ti-ttb)2 Ghi

Chú

1 1_13 13.5-14.0 23.8

b Ứng suất τ ứng với lực cắt ĩ =100 (KN/m 2 ) :

STT Kh

mẫu

Chiều sâu lấy mẫu (m) τi

(KN/m2)

tI - ttb(KN/m2)

(KN/m2)

tI - ttb(KN/m2)

III.THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT: LỚP ĐẤT SỐ 2B :

III.1 Các chỉ tiêu vật lý(W, γ w, γ s , e):

a.Độ ẩm (W) :

STT Kh

mẫu

Chiều sâu lấy mẫu (m)

Wi(%)

(Wi-Wtb)(%)

Tα: Hệ số tra bảng ,tuỳ thuộc vào n.

Tính theo trang thái giới hạn I:α =0.95 ==>Tα =1.718

22

0182.0

*718.1

22

0182.0

*06.1

Tα: Hệ số tra bảng ,tuỳ thuộc vào n.

Tính theo trang thái giới hạn I:α =0.95 ==>Tα =1.718

22

03406.0

*718.1

22

0346.0

*06.1

d.Hệ số rỗng e:

STT Kh

mẫu

Chiều sâu lấy mẫu (m)

ei ei-etb (ei-etb)2 Ghi

tI - ttb(KN/m2)

V=2.82V*ĩcm = 11.18402

σ =4.059293

υ =σ/τtb=0.095851Giá trị tiêu chuẩn:τtc =τtb = 42.35 (KN/m2)

b Ứng suất τ ứng với lực cắt ĩ =200 (KN/m 2 ) :

STT Kh

mẫu

Chiều sâu lấy mẫu (m) τi

(KN/m2)

tI - ttb(KN/m2)

σ =5.702289

υ =σ/τtb=0.085632Giá trị tiêu chuẩn:τtc =τtb = 66.59091 (KN/m2)

c Ứng suất τ ứng với lực cắt ĩ =300 (KN/m 2 ) :

STT Kh

mẫu

Chiều sâu lấy mẫu (m) τi

(KN/m2)

tI - ttb(KN/m2)

σ =7.325358

υ =σ/τtb=0.080668Giá trị tiêu chuẩn:τtc =τtb = 90.80909 (KN/m2)

d.

Bảng thống kê C và ϕ :

τ (KN/m2 ) ĩ (KN/m2) τ (KN/m 2 ) ĩ (KN/m2) τ (KN/m2 ) ĩ (KN/m2)

IV.THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT: LỚP ĐẤT SỐ 2C:

IV.1 Các chỉ tiêu vật lý( W, γ w , γ s ,e):

a.Độ ẩm (W):

STT Kh

mẫu

Chiều sâu lấy mẫu (m)

Wi(%)

(Wi-Wtb)(%)

V = 2.27 ( n=8) v*σcm =3.970777

Độ lệch toàn phương trung bình:σ=1.870017

Hệ số biến động:υ =σ/Wtb =0.074318 < [υ]=0.15

(Wi-Wtb)(%)

V = 2.27 ( n=8 ) V*σcm = 0.477173

Độ lệch toàn phương trung bình: σ =0.224722

Hệ số biến động: :υ =σ/γtb =0.011336 <[υ] = 0.05

Giá trị tiêu chuẩn : γtc = γ tb =19.82 (KN/m 3)

Vì mẫu thứ 2 (1_17) bị loại nên ta bỏ mẫu này,ta có lại bảng số liệu mới như sau:

Tα: Hệ số tra bảng ,tuỳ thuộc vào n.

Tính theo trang thái giới hạn I:α =0.95 ==>Tα =1.94

7

004228

0

*94.1

7

004228

0

*13.1

V = 2.27 ( n=8 ) V*σcm = 0.579455

Độ lệch toàn phương trung bình: σ =0.272891

Hệ số biến động: :υ =σ/γtb =0.027423 <[υ] = 0.05

Giá trị tiêu chuẩn : γtc = γ tb =9.95125 (KN/m 3)

Vì mẫu thứ 2 (1_17) bị loại nên ta bỏ mẫu này,ta có lại bảng số liệu mới như sau:

STT Kh

mẫu

Chiều sâulấy mẫu (m) γw

V = 2.27 ( n=8 ) V*σcm = 0.226164585

Độ lệch toàn phương trung bình: σ =0.107614833

Hệ số biến động: :υ =σ/γtb =0.010912702 <[υ] = 0.05Giá trị tiêu chuẩn : γtc = γ tb =9.861428571 (KN/m 3)Giá trị tính toán: γtt =γtc*(1±ρ) với

n

ρ α *

=Trong đó: n : số lần thí nghiệm (n=7)

Tα: Hệ số tra bảng ,tuỳ thuộc vào n

Tính theo trang thái giới hạn I:α =0.95 ==>Tα =1.94

7

10912702

0

*94.1

7

10912702

0

*13.1

Giá trị tính toán: ett = etc =etb =0.697875

Vì mẫu thứ 2 (1_17) bị loại nên ta bỏ mẫu này,ta có lại bảng số liệu mới như sau:

STT Kh

mẫu

Chiều sâu lấy mẫu (m)

Giá trị tính toán: ett = etc =etb =0.711286

IV.2 Các chỉ tiêu cơ học ( C, ϕ ):

a.

Ứng suất τ ứng với lực cắt ĩ =100 (KN/m 2 ) :

STT Kh

mẫu lấy mẫu (m)Chiều sâu τi

(KN/m2)

tI - ttb(KN/m2) (ti-ttb)

σ =3.957182

υ =σ/τtb=0.069333 <[0.3]

Giá trị tiêu chuẩn:τtc =τtb = 57.075 (KN/m2)

Vì mẫu thứ 2 (1_17) bị loại nên ta bỏ mẫu này,ta có lại bảng số liệu mới như sau:

STT Kh

mẫu lấy mẫu (m)Chiều sâu τi

(KN/m2)

tI - ttb(KN/m2) (ti-ttb)

Chú

tI - ttb(KN/m2)

V.THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT: LỚP ĐẤT THẤU KÍNH:

V.1 Các chỉ tiêu vat lý(W, γ w, γ s , e):

a.Độ ẩm (W) :

mẫu

Chiều sâu lấy mẫu (m)

Wi(%)

(Wi-Wtb)(%)

Wtb)2 Ghi

d.Hệ số rỗng e:

mẫu

Chiều sâu lấy mẫu (m)

ei ei-etb (ei-etb)2 Ghi

Chú

Giá trị trung bình: etb =0.666

Giá trị tính toán:ett =etc = etb = 0.666

(KN/m2)

tI - ttb(KN/m2)

Giá trị trung bình: τtb = 45.76667 (KN/m2)Giá trị tiêu chuẩn:τtc =τtb = 45.76667 (KN/m2)

γs (KN/m 3)

TTGH 1 [9.12379÷9.35439]TTGH 2 [9.16684÷9.31134]

C (KN/m2)

TTGH 1 [17.80852÷18.43996]TTGH 2 [16.13964÷20.10884]ϕ(0 )

TTGH 1 [12.82645÷14.40826]TTGH 2 [13.12189÷14.11603]

Móng được đặt tại hố khoan 1 và đặt trên lớp đất 2a.

Số liệu địa chất lớp đất 3a:

I.CÁC DỮ LIỆU ĐỂ TÍNH TOÁN:

1.1 Tải trọng tác dụng lên các cột (giá trị tính toán):

Đáy móng nên đặt trên lớp đất tốt, trên mực nước ngầm và tránh đặt trên rễ cây, lớp đất mới đắp, lớp đất quá yếu.

=>Chọn chiều sâu chôn móng là: Df = 2m và vị trí đặt móng tại HK2

Chiều dài công trình là: 4+6+6+4 =20 m

Chọn kích thước mỗi đầu thừa:

)21(4)4

12

1()4

12

1( ÷ × = ÷ × = ÷

18

1()

12

18

A=0.3089 B=2.2354 D=4.7679

γ = γ * = 1.885 (g/cm 3 )=18.85 (KN/m 3 ) (vì có MNN =-5.5 (m)).

m =1 b0 =1

Df = 2 (m)

C tc = 15.1 (KN/m 2 ) Thay vào công thức (1),ta được:

tc

tb f

N F

=> 0 29.365

1.22424

F B

L

=>Chọn B =2 (m)

=>F =B x L = 2 x 24 = 48 (m 2 )

II.TRÌNH TỰ THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN:

II.1 Kiểm tra sự ổn định của nền dưới đáy móng:

 Quy các tải dưới các chân cột về tại trọng tâm đáy móng Có tải tổng hợp:

tc tc

tt tt

M e

=>Thoả điều kiện (3)

⇒Vậy nền đất dưới đáy móng ổn định, nền đất làm việc như vật liệu đàn hồi

II.2 Kiểm tra biến dạng của nền đất dưới đáy móng:

 Điều kiện:

Độ lún lệch tại tâm đáy móng S0 <Độ lún giới hạn Sgh (4)

Độ lún lệch tương đối giữa các cột ≤ Độ lún lệch giới hạn.(5)

II.2.1 Độ lún lệch tại tâm móng:

 Áp lực gây lún tại tâm móng:

116.246 18.85 2 78.546

tc gl

i i n

i

e

e e S

2 1

P2 (KN/m 2 )

(trong đó: K0 được tra bảng dựa vào tỉ số (L/B;z/B))

 Ứng suất bản thân:σbt =σz =γdat×h

 P1i = ( σbt1i + σbt2i )/ 2

 P2i = P1i + σgltb = P1i + (σgl1i + σgl2i )/ 2

Trong đó:

σbt1i, σbt2i -Ưng suất bản thân tại đầu và cuối lớp thứ i.

σgl1i, σgl2i -Ưng suất gây lún do tải trọng ngoài tại đầu và cuối lớp i.

 Hố khoan 2, dựa vào thí nghiệm nén cố kết của mẫu số 2-3 (độ sâu 3.5m-4.0m),ta có:

 Biểu đồ lún:

II.2.2 Độ lún lệch tương đối giữa các cột :

 Độ lún lệch tương đối giữa cột A và cột B:

=>Độ lún lệch tương đối giữa cột A và B thoả điều kiện (5)

 Độ lún lệch tương đối giữa cột B và cột C:

=>Độ lún lệch tương đối giữa cột B và C thoả điều kiện (5)

 Độ lún lệch tương đối giữa cột C và cột D:

=>Độ lún lệch tương đối giữa cột D và E thoả điều kiện (5)

Chú thích: Ta có được độ lún lệch tương đối giữa các cột sau khi giải bài toán bài toán bằng chương trình SAP2000 ở trang 55, 56

II.3 Xác định bề dày của cánh móng:

II.3.1 Xác định kích thước cột và kích thước sườn:

II.3.2 Kiểm tra điều kiện xuyên thủng:

Điều kiện để cánh không bị xuyên thủng:Pxt ≤ Pcx

Xét tính đại diện trên 1 m dài của móng:

=>Pxt =44.49 (KN/m 2 ) < Pcx =300 (KN/m 2 ).

=>Vậy cánh móng không bị xuyên thủng.

II.4 Tính toán và bố trí cốt thép chịu uốn cho móng:

II.4.1.Tính thép theo phương cạnh ngắn:

Xét tính đại diện trên 1 m dài của móng.

Ta xem cánh móng như một dầm consol, có mép móng là đầu tự do,còn đầu ngàm là tại mặt phẳng đi qua mép sườn móng, consol chịu tác dụng của tải là phản lực của nền xem như phân bố đều có cường độ là Pmaxtt (thiên về an toàn)

- Giá trị moment uốn lớn nhất tại mặt ngàm:

139.9029 (2 0.45) 42.0168

I I s

s

M A

II.4.2.TÍNH THÉP THEO PHƯƠNG CẠNH DÀI:

II.4.2.1 Tính nội lực trong dầm móng:

- Hệ số nền:

78.546

13500.0582

gl

P K S

- Dùng chương trình SAP2000 để tìm các nội lực: moment uốn và lực cắt.

Ta có kết quả như 2 biểu đồ nội lực sau:

II.4.2.2.TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP:

- Chọn bê tông mác #300 có Rb = 1300 (T/m 2 ), Rbt = 100 (T/m 2 )

==>ỵ= 0.58 ==> α 0 =0.412.

- Chọn thép AI có Rs =2300 (KG/cm 2 ) = 23000 (T/m 2 )

II.4.2.2.1 Tại các tiết diện có moment gây căng thớ dưới (tại các chân cột):

Momen tại các chân cột làm căng thớ dưới, do đó tiết diện cần tính là tiết diện chữ T cánh kéo

- Tại chân cột A có MA = 502.21 (kNm) <Mf =2762.5 (kNm) ==>Trục trung hòa qua cánh ==>tiết diện tính toán là HCN nhỏ có kích thước b1xh=0.45x 0.6

s

M A

4.788 100.829 230000 0.55

µ

0 max

- Tại chân cột B có MB = 245.21 (kNm) <Mf =2762.5 (kNm) ==>Trục trung hòa qua cánh ==>tiết diện tính toán là HCN nhỏ có kích thước b1x h=0.45x 0.6

s

M A

µ

0 max

α

0 max

==>µmin =0.05%< =µ 0.86%<µmax =3.27%=>Thỏa.

- Tại chân cột C có MC =31.43 (kNm) <Mf =2762.5 (kNm) ==>Trục trung hòa qua cánh ==>tiết diện tính toán là HCN nhỏ có kích thước b1xh=0.45x0.6

s

M A

µ

%27.323000

130058.00

==>µmin =0.05%< =µ 0.497%<µmax =3.27%=>Thỏa.

Ta thấy sai số không đáng kể, kết qủa trên có thể chấp nhận được.

- Tại chân cột D có MD = 236.96 (KNm) <Mf =2762.5 (kNm) =>Trục trung hòa qua cánh =>tiết diện tính toán là HCN nhỏ có kích thước bx h=0.45x 0.6

s

M A

µ

0 max

α

0 max

α

- Tại chân cột E có ME = 467.29 (kNm) <Mf =2762.5 (kNm) =>Trục trung hòa qua cánh ==>tiết diện tính toán là HCN nhỏ có kích thước bx h=0.45x 0.6

s

M A

µ

0 max

α

0 max

s

M A

==> =

× ×

==>µmin =0.05%< =µ 0.307%<µmax =3.27%=>Thỏa.

=>Sai số trên không đáng kể, kết quả trên có thể chấp nhận được.

s

M A

0

C D s

s

M A

- Nhịp giữa cột D và cột E có MD-E = 42.62(kNm) <Mf =2762.5(kNm) =>Trục trung hòa qua cánh =>tiết diện tính toán là HCN lớn có kích thước bfx h=12x 0.6

s

M A

==>µmin =0.05%< =µ 0.307%<µmax =3.27%=>Thỏa.

II.4.2.3.TÍNH CỐT ĐAI CHO DẦM MÓNG BĂNG:

- Chọn thép AI có Ra =2300 (KG/cm 2 ) = 23000 (T/m 2 )

- Chọn đai có: ∅8; số nhánh đai: n=4 nhánh; fđai =0.503 (cm2)

- Kiểm tra điều kiện hạn chế để tính cốt đai:

1

1 0

0.75 ( ) 0.75 (2 045) 0.25

1.1740.45 0.55

4 2 1.5 1000 0.45 0.55

184000 4 0.503 10 283( )462.08

2 1.5 1000 0.45 0.55

884( )462.08

Vậy không cần bố trí cốt xiên

=> Ta bố trí đai: S = 200 mm trong phạm vi ¼ nhịp kể từ gối tựa

Ud = 300 trong phạm vi giữa nhịp còn lại