thiết kế nhà 5 tầng cao 20,5m( ký túc xá trường C.Đ.X.D- Tuy Hòa ), chương 11 pptx

Công trình có các mặt bằng giống nhau giữa các tầng, nằm chung trong hệ kết cấu khung bê tông cốt thép chịu lực.. - Khi tính toán ta cần tính thêm tải trọng của giằng móng, cột và t-ờng

Chương 11: Đánh giá đặc điểm

công trình

Công trình “ký túc xá tr-ờng CĐXD Tuy Hoà” là một công

trình đ-ợc xây dựng trên một diện tích t-ơng đối rộng rãi bằng phẳng nằm trong khuôn viên tr-ờng CĐXD Tuy Hoà Công trình là

1 khối nhà cao 5 tầng và có mái lợp tôn chống nóng

Cụ thể với diện tích sử dụng S  570( m2) gồm: Công trình nhà

5 tầng gồm có: Một phòng ở và khu vệ sinh khép kín Chiều cao tầng 1 là 3,9 m, các tầng còn lại là 3,6 m điểm cao nhất của công trình là 21,75 m Công trình có các mặt bằng giống nhau giữa các tầng, nằm chung trong hệ kết cấu khung bê tông cốt thép chịu lực Chiều rộng của công trình là 11,1 m, chiều dài là 50,65 m

Mặt bằng tầng 1 có hai sảnh Các phòng học đ-ợc bố trí dọc hành lang Hành lang chạy dọc theo chiều dài nhà và bao quanh phần diện tích thông tầng từ tầng 1 lên tầng 4

Nền công trình đ-ợc tôn cao +0,45m so với cốt thiên nhiên

Sử dụng giáo trình h-ớng dẫn đồ án "Nền và móng" của tr-ờng

Đại học Kiến Trúc Hà Nội để có số liệu cụ thể đ-a vào tính toán đồ

án

Công trình là nhà 5 tầng khung BTCT có t-ờng chèn, Theo bảng 16 TCXD 45-78 (bảng 3-5 sách “H-ớng dẫn đồ án nền và móng”) đối với nhà khung BTCT có t-ờng chèn thì:

- Độ lún tuyệt đối giới hạn Sgh = 0,08 m

- Độ lún lệch t-ơng đối ghới hạn Sgh = 0,001

II Tải trọng tính toán tại đỉnh móng:

1.Tải trọng tính toán do cột trục C – 6 truyền xuống:

- Căn cứ vào kết quả chạy máy và bảng tổ hợp nội lực ta chọn cặp nội lực bất lợi nhất nh- sau:

Mtt

0= 23,8 Tấn.m

Ntt

0 = 132,25 Tấn

Qtt = 8,02 Tấn

- Khi tính toán ta cần tính thêm tải trọng của giằng móng, cột

và t-ờng truyền vào móng

+ Trọng l-ợng dầm giằng móng (dọc và ngang), truyền vào đỉnh móng cột C

Ngtt = (4,2+ 4,65) x 0,25 x 0,45 x 2,5 x 1,1 = 2,74 (T) + Trọng l-ợng t-ờng gạch xây dày 110 cao 3,6 m dọc nhà và lớp vữa trát dày1,5cm

Nttt = (0,11.3,6.1,8.1,1 + 2.0,015.3,6.1,6.1,3).4,2 = 4,23 (T)

+ Trọng l-ợng t-ờng gạch xây dày 110 cao 3,25 ngang nhà và lớp vữa trát dày 1,5cm

Nttt = (0,11.3,25.1,8.1,1 + 2.0,015.3,25.1,6.1,3).3,3 = 3,005 (T)

+ Trọng l-ợng bản thân cột trục C tiết diện 25x60cm, hc= 3,25 có :

Nctt= 0,25.0,6.3,25.2,5.1,1 = 1,34 (T)

P = 1,34 + 3,055 + 4,23+2,47= 13,47 (T)

Vậy tải trọng tính toán tác dụng xuống móng là:

Ntt

0 = 132,25 + 13,47 = 145,72 (T)

 Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng xuống móng là:

N0tc = 121 , 43 ( )

2 , 1

72 , 145

T

 = 1214,3 (kN)

Mtc

0 = 19 , 83 2

, 1

8 ,

23  (T.m) = 198,3 (kN.m)

Qtc = 6 , 68

2 , 1

02 ,

8  (T) = 66,8 (kN)

2.Tải trọng tính toán do cột trục B – 6 truyền xuống:

*Nội lực tính toán tại vị trí cột trục (B)

NCtt = 114,62 (T)

MCtt = 23,76 (T.m)

QCtt = 8,11 (T)

- Do quá trình chất tải khung ch-a kể đến tải trọng của cột, dầm giằng móng, t-ờng nên ta phải kể thêm tải trên

* Tải trọng để tính toán cột trục B :

+ Trọng l-ợng giằng móng tiết diện bxh=250x450 (trụcB và trục 6), truyền vào :

Ngtt = (4,2+ 1,8/2 + 6,6/2) x 0,25 x 0,45 x 2,5 x 1,1 = 2,598(T)

+ Trọng l-ợng t-ờng gạch xây dày 220 cao 3,6 m từ trục 5

đến trục 7 và lớp vữa trát dày1,5 cm

Nttt = (0,22.3,6.1,8.1,1 + 2.0,015.3,6.1,6.1,3).4,2 =

7,529(T)

+ Trọng l-ợng t-ờng gạch xây dày 110 cao 3,25 m từ trục B

đến trục C và lớp vữa trát dày1,5 cm

Nttt = (0,11.3,25.1,8.1,1 + 2.0,015.3,25.1,6.1,3).6,6/2 = 3,005 (T)

+ Trọng l-ợng bản thân cột trục B-6 tiết diện 25x60 cm, hc= 3,25 m

có :

Nctt= 0,25.0,6.3,25.2,5.1,1 = 1,34 (T)

P = 2,598 + 7,529+ 3,005 + 1,34 = 14,472 (T)

+ Vậy nội lực tại vị trí chân cột (B)

NBtt = (114,62 + 14,472 ) = 129,092 (T) = 1290,92 (kN)

MBtt = 23,76(T.m) = 237,6 (kN.m)

QBtt = 8,11 (T) = 81,1 (kN)

 Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng xuống móng là:

NBtc = 1075 , 76 ( )

2 , 1

92 , 1290

kN



Mtc

2 , 1

6 , 237

m kN



Qtc

2 , 1

1 , 81

kN



III Điều kiện địa chất công trình:

1 Địa tầng:

Theo kết quả khảo sát (bằng ph-ơng pháp khoan thăm dò ) thì đất nền gồm các lớp đất khác nhau Do độ dốc các lớp nhỏ, chiều dày khá đồng đều nên một cách gần đúng có thể xem nền đất tại mọi điểm của công trình có chiều dày và cấu tạo nh- mặt cắt địa chất điển hình (Xem hình vẽ)

Lớp 1 : Đất trồng trọt dày trung bình 0,5 (m)

Lớp 2 : Cát pha dày trung bình 5,5 (m)

Lớp 3 : Sét pha dày 10 (m) Mực n-ớc ngầm ở độ sâu -4,45

m

-0,45

-0,95

mnn -6,45

3

2

1 đất trồng trọt

sét pha cát pha -4,45

Bảng chỉ tiêu cơ lí của các lớp đất

TT lớp đấtTên

Chiều dầy (m) w

KN/m3 h

KN/m3

W

%

WL

%

Wp

% II0

CII kpa

E kpa

1 trồng Đất

trọt

-2 Cát

pha 3 5,5 19,5 26,8 23 27 21 22 21 14000

3 pha 4 10Sét 18,5 26,8 30 36 22 16 10 10000

2 Đánh giá tính chất xây dựng các lớp đất nền:

- Lớp đất 1: Lớp trồng trọt:

Phân bố trên toàn bộ khu vực khảo sát Lớp có bề dày 0,5 m; thành phần cấu tạo của lớp này gồm đất trồng trọt, xác hữu cơ lẫn than bùn Là lớp đất yếu và khá phức tạp, độ nén chặt ch-a ổn định

- Lớp đất 2: Lớp cát pha, có chiều dày 5 (m).

- Độ sệt: IL =

P L

P

W W

W

W



21 27

21 23



 = 0,33

0 < IL = 0,33 < 1 đất ở trạng thái dẻo

- Hệ số rỗng: e =



h( 1 W)-1 =

5 , 19

) 23 01 , 0 1 ( 8 ,

26    -1 = 0,69  1

- Tỷ trọng: =

n

h



 =

10

8 ,

26 = 2,68

- Trọng l-ợng riêng đẩy nổi: đn =

e

n







 1

) 1 (  =

69 , 0 1

10 ) 1 68 , 2 (





 = 9.94 kN/m3

- Môđun biến dạng tổng quát: E = 14 MPa > 10MPa Tính lún nhỏ

- Góc ma sát trong: II = 220

*Kết luận: Lớp 2 là cát pha ở trạng thái dẻo có khả năng chịu

tải khá tốt, tính năng xây dựng tốt Chọn lớp đất 2 là lớp đặt nền móng công trình

- Lớp đất 3: Lớp sét pha, có chiều dày 10 m.

- Độ sệt: IL =

P L

P

W W

W

W



22 36

22 30



 = 0,571

0,5  IL = 0,571  0,75  đất ở trạng thái dẻo mềm

- Hệ số rỗng: e =



h( 1 W)-1 =

5 , 18

) 30 01 , 0 1 ( 8 ,

26    -1 = 0,883

<1

- Tỷ trọng: =

n

h



 =

10

8 ,

26 = 2,68

- Trọng l-ợng riêng đẩy nổi: đn =

e

n





 1

)

1

=

883 , 0 1

10 ) 1 68 , 2 (





 = 8,92 kN/m3

- Môđun biến dạng tổng quát: E = 10 MPa > 5MPaTính mén trung bình

- Góc ma sát trong: II = 160

*Kết luận: Lớp 3 là sét pha dẻo mềm đất ở trạng thái không

tốt

IV Lựa chọn giải pháp nền móng:

1 Loại nền móng:

Căn cứ vào đặc điểm công trình, tải trọng tác dụng ( phần d-ới cột ) , điều kiện địa chất đã phân tích ở trên ta xét thấy: Công trình

là ký túc xá 5 tầng có kết cấu chịu lực chính là hệ khung bê tông cốt thép kết hợp với sàn bê tông cốt thép đổ toàn khối Tải trọng của nhà truyền xuống móng không lớn lắm Qua đánh giá tính chất của các lớp đất d-ới công trình ta thấy chủ yếu là những lớp

đất tốt và trung bình, có lớp đất là cát pha dẻo có khả năng chịu lực t-ơng đối tốt Có chiều dày 5,5(m) là lớp đất rất thuận lợi cho đặt

móng công trình, xét về hiệu quả kinh tế ta chọn ph-ơng án “Móng

nông trên nền thiên nhiên” cho móng của công trình Dùng lớp

lót móng bằng bê tông đá 4x6 mác 100 cách đất và bảo vệ cho móng

2 Giải pháp mặt bằng móng:

Vì khung có nhịp là 4,2 m, b-ớc cột là 2,7 (m), nên ta chọn mặt bằng móng là móng đơn cho tất cả các móng trục C

Sử dụng móng đơn cho trục A & B vì 2 cột có nội lực chênh lệc khá lớn

Kích th-ớc móng theo tính toán Các móng đ-ợc liên kết với nhau bằng hệ giằng có kích th-ớc tiết diện (25  45) cm Móng đặt lên lớp bê tông lót 100 dày 10 cm Chiều sâu đế móng tại cốt -2,1(m)

kể từ cốt 0.000

Móng chịu tải trọng lệch tâm, chọn tiết diện móng hình chữ nhật

IV Thiết kế móng d-ới cột trục C6 (Móng M1):

1 Xác định sơ bộ kích th-ớc đế móng :

Theo các bản vẽ kiến trúc cốt 0.00 chính là mặt nền, vì tôn nền 0,45m nên cốt mặt đất tự nhiên là - 0,45m Lớp trồng trọt dày 0,5 m không chịu lực

Đáy móng ở cao trình 1,65(m) so với cốt tự nhiên tức là

-2,1(m) so với cốt 0.0 Chọn chiều sâu chôn móng là- -2,1(m) ở lớp

đất cát pha dẻo có chiều dày 5,5m

- Giả thiết bề rộng móng b = 1,6 m

a Xác định c-ờng độ tính toán của nền cát pha.













II D.c

' II

B.h

II A.b

tc K 2

.m 1

m

+ Trong đó: Ktc: Hệ số tin cậy Ktc = 1(vì chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất lấy theo kết quả thí nghiệm trực tiếp đối với đất)

- Tra bảng 3-1 có m1=1,2 (vì đáy móng đặt ở lớp cát pha có IL = 0,33  0,5)

m2=1 (vì nhà khung không thuộc loại tuyệt đối cứng)

- II : Góc ma sát trong của lớp đất dặt đáy móng, tra bảng 3 - 2 (sách h-ớng dẫn đồ án nền và móng) với II = 220 có: A = 0,61, B

= 3,44, D = 6,01

- II : Trọng l-ợng riêng của lớp đất ở đáy móng II = 19,5 kN/m3

- CII: Lực dính đơn vị của lớp đất đặt móng CII= 21 kPa

- II’: Trọng l-ợng riêng của lớp đất từ đáy móng trở lên

Với đất tôn nền lấy  16 kN/m3

) / ( 74 , 18 15

, 1 5 , 0

15 , 1 5 , 19 5 , 0 17 2

1

2 2 γ 1 1

γ '

h h

h h











0,61.1,6.1 9,5 1,65.18,7 4 1.21 kPa)

1

1,2.1

R   3 , 44  6 , 0  301 , 932 (

b Diện tích sơ bộ của đế móng

.h tb γ R

tc No sb

F



 lấy tb = 20 kN/m3

2 m 51 , 4 20.1,65 1,932

0 3

1214,3 sb





- Vì móng chịu tải lệch tâm ta tăng diện tích lên 1,2 lần:

Ftt= 1,2 x 4,51 = 5,412 (m2)

Chọn l/b = 1,2  b = 5,1412,2 = 2,12 (m)  chọn b = 2,1(m) Với b = 2,1 (m) l =2,1x1,2 = 2,52 m chọn l = 2,6m  Fchọn = 2,1

x 2,6 = 5,46 m2

c Kiểm tra điều kiện áp lực tiêu chuẩn ở đế móng

- Chọn chiều cao móng hm = 0,7 m

- áp lực tiêu chuẩn d-ới đáy móng đ-ợc tính theo công thức:

l.b . 1 6.el γtb.h

tc o

N tc

min

max









 



Trong đó:

+ h = 2,1 (m)

+ e = 198,31214,366,8.0,7 0,2(m)

N

.h Q M

N

M

tc 0

m

tc 0

tc 0 tc

0

tc











2,6

6.0,2 1

2,6.2,1

1214,3 tc

max









 



2,6

6.0,2 -1 2,6.2,1

1214,3 tc

min













2

753 , 152 045 , 358 2

p p

p

tc min

tc max tc

-C-ờng độ tính toán của lớp cát pha ở trạng thái dẻo ứng với bề

rộng đế móng b=2,1(m)

0,61.2,1.1 9,5 1,65.18,7 4 1.21 kPa)

1

1,2.1

R   3 , 44  6 , 0  309 , 069 (

1,2.R = 1,2 x 309,069 = 370,88 (kPa)

+ Kiểm tra điều kiện áp lực theo công thức

ptc

max = 358,045 (kPa) < 1,2R = 370,88 (kPa)

ptc

tb = 255,399 (kPa) < R = 309,069 (kPa)

0 0

tc

370,88

045 , 358 88 , 370 1,2R

p

2

,

1













R

(thoả mãn)

*Kết luận:Vậy thoả mãn điều kiện áp lực,chọn kích th-ớc đế móng lxb =2,6x2,1 m

mặt bằng móng m1

d Kiểm tra điều kiện biến dạng

- ứng suất gây lún tại đế móng là

gl

z=0 = ptc

tb- gl

z=1,65 = 255,399– 17x 0,5 – 19,5 x 1,15 = 224,474 (kPa)

- ứng suất bản thân tại đáy móng:

bt

z=0 = n i h i

1

 = 17 x 0,5 + 19,5 x 1,15 = 30,925 (kPa)

- ứng suất gây lún tại các điểm nằm trên trục đứng qua trọng tâm diện tích đáy móng xác định theo công thức:

gl

z = K0i gl

z=0 + K0i: Hệ số phụ thuộc tỉ số l/b và 2z/b (tra bảng 3.7-sách h-ớng dẫn đồ án Nền và Móng )

- ứng suất bản thân xác định theo công thức:

btz  btz0  i z

- Chia nền đất d-ới đế móng thành các lớp phân tố có chiều dày:

hi  b/4 = 2,1/4 = 0,525 m và bảo đảm mỗi lớp chia ra phải

đồng nhất

- ở đây ta chia thành các lớp có hi = 0,435 (m)

bảng tính ứng suất gây lún và ứng suất bản

thân

Điể

KPa gl

zi

Kpa 0,2bt

1 0.435 1.2 0.414 0.963 39.407 216.168 7.881

2 0.87 1.2 0.828 0.817 47.89 183.395 9.578

3 1.305 1.2 1.242 0.604 56.372 135.582 11.274

4 1.74 1.2 1.657 0.479 64.855 107.523 12.971

5 2.175 1.2 2.071 0.363 73.337 81.484 14.667

6 2.61 1.2 2.485 0.281 79.334 63.077 15.867

7 3.045 1.2 2.9 0.22 83.658 49.384 16.731

8 3.48 1.2 3.314 0.177 87.982 39.731 17.596

9 3.915 1.2 3.728 0.144 92.306 32.324 18.461

10 4.35 1.2 4.142 0.12 96.63 26.963 19.326

11 4.785 1.2 4.557 0.101 100.51 22.671 20.102

- Tại điểm 12 có độ sâu Ha = 5,22 m kể từ đáy móng ta có :

gl

z= 19,304 (kPa)  0.2.bt

z = 20,87 (kPa) Vậy lấy giới hạn tầng chịu nén Ha = 5,22 (m)

- Tính lún theo công thức:



1 0i

i zi gl n

1 0i

i zi

gl 0i

E

.h σ 0.8

E

.h σ β S

Ta có:

m) ( 0273 , 0 )

2

304

,

19

671 , 22 2

26,963 (

10000

435 , 0 8 , 0 ) 2

26,963 324

, 32 731 , 39 384 , 49

077

,

63

484 , 81 523 , 107 582 , 135 395 , 183 168 , 216 2

224,474 (

14000

0,435

0,8

S1





































- Độ lún của móng S = 2,73 cm < Sgh = 8 cm  Thoả mãn điều kiện về độ lún tuyệt đối

biểu đồ ứng suất bản thân và

ứng suất gây lún

cát pha dẻo

đất trồng trọt

bt zi



bt zi

 dv : kPa

zi gl

gl zi

giới hạn nền

 dv : kPa

sét pha dẻo mềm