Thuyết minh đồ án nền móng

Thuyết minh đồ án nền móng

MỤC LỤC

1 THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT 2A 4

2 THIẾT KẾ MÓNG BĂNG 6

2.1 SƠ ĐỒ MÓNG BĂNG VÀ SỐ LIỆU TÍNH TOÁN 6

2.2 CHỌN VẬT LIỆU CHO MÓNG 8

2.3 CHỌN CHIỀU SÂU CHÔN MÓNG 8

2.4 XÁC ĐỊNH SƠ BỘ KÍCH THƯỚC MÓNG (BxL) 9

2.4.1 Xác định bề rộng móng B 9

2.4.2 Điều kiện ổn định của nền đất đáy móng 10

2.4.3 Điều kiện cường độ 12

2.4.4 Điều kiện ổn định tại tâm đáy móng (ĐK lún) 12

2.5 CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN NGANG 15

2.5.1 Xác định: 15

2.5.2 Xác định chiều cao móng: 15

2.6 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TRONG DẦM MÓNG (M;Q) 16

2.7 Tính toán cốt thép chịu lực trong dầm móng 29

2.7.3 THANH THÉP SỐ 3, BỐ TRÍ CỐT ĐAI 31

2.7.4 TÍNH VÀ BỐ TRÍ THÉP CHO THANH SỐ 4 32

3 THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT 3B 33

4 SỐ LIỆU TẢI TRỌNG 36

5 THIẾT KẾ MÓNG CỌC 36

5.1 CHỌN THÔNG SỐ BAN ĐẦU 36

5.1.1 Chọn chiều sâu chôn đài móng 36

5.1.2 Chọn thông số cho cọc 36

5.1.3 Tính khả năng chịu tải của cọc theo vật liệu 38

5.1.4 Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền 39

5.1.5 Tính sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ của đất nền 40

5.1.6 Sức chịu tải của cọc theo kết quả xuyên tiêu chuẩn (SPT): 41

5.2 Xác định số lượng cọc trong đài 42

5.1 Bố trí cọc trong đài: 42

5.2 Kiểm tra phàn lực đầu cọc 42

5.3 Kiểm tra cọc làm việc theo nhóm 43

5.4 Kiểm tra lún cho móng 44

5.4.1 Xác định móng khối quy ước 44

5.5 Xác định chiều cao đài móng 48

5.6 Tính toán cốt thép cho đài cọc 50

5.7 Kiểm tra cọc chịu tải ngang 51

5.8 Kiểm tra cọc theo điều kiện cẩu lắp 56

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN:

Chữ ký của giảng viên hướng dẫn:

PHẦN I: THIẾT KẾ MÓNG BĂNG

1 THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT 2A

Theo sơ đồ mặt bằng tổng thể khu đất tại đường 30 tháng 4, thi xã Tây Ninh, tỉnh Tây Ninh, công tác khoan khảo sát địa chất phục vụ cho việc thiết kế công trình Khu phố thương mại liên kế

25 căn, có 3 vị trí khoan khảo sát địa chất: HK1, HK2, HK3

Chiều sâu khoan khảo sát là -15m mỗi hố khoan, có các trạng thái của đất nền như sau:

Góc ma sát trong: = 170

1.3 Lớp 3: Sét pha cát lẫn sỏi sạn laterite, màu nâu đỏ vân xám trắng đốm vàng nâu, độ dẻo trung bình – trạng thái nửa cứng; có bề dày tại HK1 = 1.5m, HK2 = 1.9m, HK3 = 1.3m với các tính chất cơ lý đặc trƣng nhƣ sau:

- Dung trọng tự nhiên: = 1.860 g/cm3 = 18.60 KN/m3

- Dung trọng đẩy nổi: = 0.925 g/cm3 = 9.25 KN/m3

- Lực dính đơn vị: C = 0.025 kG/cm2 = 2.5 KN/m2-

Góc ma sát trong: = 270

1.5 Lớp 5: Sét lẫn bột và ít cát, màu xám trắng/ nâu đỏ nhạt đến nâu nhạt, độ dẻo cao – trạng thái nửa cứng; có bề dày tại HK1 = 3.4m , HK2 = 3.5m, HK3 = 3.5m với các tính chất cơ lý đặc trƣng nhƣ sau:

2 THIẾT KẾ MÓNG BĂNG

2.1 SƠ ĐỒ MÓNG BĂNG VÀ SỐ LIỆU TÍNH TOÁN

Với số liệu tính toán được giao theo bảng sau: Mã Đề 24

Địa chất L1 (m) L2 (m) L3 (m) L4 (m) L5 (m) N tt H tt M tt

2A 4.2 5.0 5.9 5.0 4.2 3543 -10 96.45

2.2 CHỌN VẬT LIỆU CHO MÓNG

- Móng được đúc bằng bê tông B20 (M250) có:

+ Rbt = 0.9MPa (cường độ chịu kéo của bê tông)

+ Rb = 11.5 MPa ( cường độ chịu nén của bê tông)

+ Mô đun đàn hồi E = 26.5*103 MPa = 2.65*107 KN/m2

- Cốt thép trong móng loại CII, có cường độ chịu kéo cốt thép dọc Rs = 280MPa,

Rsw=225MPa

- Cốt thép trong móng loại CII, có cường độ chịu kéo cốt thép đai Rs = 225 Mpa,

Rsw=225MPa

- Hệ số vượt tải n =1,15

- γtb giữa bê tông và đất = 22KN/m3=2,2T/m3

2.3 CHỌN CHIỀU SÂU CHÔN MÓNG

- Đáy móng nên đặt trên lớp đất tốt, tránh đặt trên rễ cây hoặc lớp đất mới đắp, lớp đất quá yếu

- Chiều sâu đôn móng: chọn Df = 2 m

- Chọn sơ bộ chiều cao h:

+ Dung trọng lớp đất trên đáy móng (lớp 2) trên mực nước ngầm: γ2 = 18.85 KN/m3+ Chiều cao của lớp đất này: h2 = 1.5 m

+ Dung trọng lớp đất dưới mực nước ngầm trên đáy móng (lớp 2): γ2’ = 9.73 KN/m3

+ Chiều cao của lớp đất này: h2’ = 3.5 m ; 3 = 14030’ ; C3 = 15.1 KN/m2+ Với góc nội ma sát 3 = 14030’ ( Dùng phương pháp nội suy) ta có

0.3089 2.23544.7679

A B C

2.4.2 Điều kiện ổn định của nền đất đáy móng

- Tổng tải trọng tác dụng theo phương đứng:

+

tt tt tt tt tt tt tt

N  N N N N N N

461 619 695 729 557 482 3543 tt N        KN + H tt H1ttH2ttH3ttH4ttH5ttH6tt 52 60 50 67 48 57 10 tt H         KN + tt tt tt t t M i i i M N d H h        Trong đó:  M tt  40 53 73 70 69 60        33KN m.  ∑

 ∑

| |

- Tải trọng tiêu chuẩn: +

+

+

- Cường độ ( sức chịu tải tiêu chuẩn) của đất nền dưới đáy móng: 1 2 *( ) tc f tc m m R A b B D D c K           + Trong đó : trọng lượng riêng của đất dưới đáy móng  ( ) )

 kN/m3

- Trong trường hợp này không xét đến ảnh hưởng của MNN đến dưới đáy móng

1 2

2

1*1

0.3089*1*18.85 2.2354*(0.5* 20 1.5*18.85) 4.7679*15.1 163.38 / 1

tc

f tc

m m

K

kN m



25.81

tc

tc tb

f

N

0.98 26.3

3080.87 6*83.87

22* 2 121.61 /1.5* 26.3 1.5* 26

122.095 / 167.92 /

max tc min

2.4.4 Điều kiện ổn định tại tâm đáy móng (ĐK lún)

- Để xác định ứng suất gây lún tại tâm đáy móng, ta có:

Tính lún: Ta dùng phương pháp cộng lún từng lớp phân tố

Chọn mẫu đất tính lún

Lớp 2a chọn mẫu 1-1 (độ sâu 1.5 – 2.0m) tính lún từ 1.5–3.5m

P (KN/m2) 0 25 50 100 200 400 800

e 0.695 0.675 0.659 0.635 0.607 0.572 0.532

Lớp 2a chọn mẫu 2-3 (độ sâu 3.5-4.0m) tính lún từ 3.5-5.5m

P (KN/m2) 0 25 50 100 200 400 800

e 0.734 0.715 0.695 0.67 0.638 0.603 0.56

0.6 0.62 0.64 0.66 0.68 0.7

e-p

0.6 0.65 0.7 0.75

e-p

Lớp 3 chọn mẫu 1-5 (độ sâu 5.5-6.0m) tính lún từ 5.5-7.5m

P (KN/m2) 0 25 50 100 200 400 800

độ sâu z i

e-p

2.5 CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN NGANG

2.5.1 Xác định:

)

b b

+ Ta có:

3543 6*96.451.5* 26.3 1

- Chọn chiều cao của cánh móng:

- Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ ở đáy móng

h

m

h    (Thỏa ĐK của độ dốc từ 13)

TABLE: Element Forces - Frames

- M250 có:

+ )

+ )

+ )

- Biểu đồ lực cắt của dầm móng băng

- Biểu đồ Moment của dầm móng băng

2.7 Tính toán cốt thép chịu lực trong dầm móng

- Xác định vị trí trục trung hòa:

)

)

So sánh Mf với tất cả các giá trị Momen tại nhịp và gối đƣợc xuất ra từ biểu đồ Sap2000

Ta kết luận Mf>Mmax (của cả gối và nhịp)

 trục trung hòa đi qua cánh, tính theo tiết diện hình chữ nhật

2.7.1 TÍNH TOÁN THANH THÉP SỐ 1 (THÉP TẠI NHỊP) TẠI MC 2-2, 4-4, 6-6, 8-8, 10-10

- Tính thép với tiết diện hình chữ T lật ngược Do tiết diện tính là hình chữ nhật có kích thước: 1.5*0.8

2 0

b s

R

h b R

Hàm lượng (%)

2.7.2 TÍNH TOÁN THANH THÉP SỐ 2 (THÉP TẠI GỐI) TẠI MC 1-1, 3-3, 5-5, 7-7, 9-9, 11-11

Hàm lượng (%)

+ Bước cốt đai theo cấu tạo:

 Trong đoạn gần gối dầm (

4

L

):

800 267

max

699 371.042

- Khả năng chống cắt của cốt đai và bê tông

2 2

max

113.04( ) 200

- Diện tích cốt thép:

3 0

= 1.27 + Chọn 2 thanh thép

Khoảng cách a=1000/2=500 mm

Vậy kết luận thép số 4 chọn a500

THANH THÉP SỐ 05 CHỌN @200 (theo cấu tạo)

THANH THÉP SỐ 06 CHỌN (cốt giá)

- Dung trọng tự nhiên:  a = 18.32(kN/m3)A

- Dung trọng đẩy nổi:  ' = 8.89(kN/m3)B

- Dung trọng đẩy nổi:  ' = 8.98(kN/m3)E

-4 SỐ LIỆU TẢI TRỌNG

5 THIẾT KẾ MÓNG CỌC

5.1 CHỌN THÔNG SỐ BAN ĐẦU

5.1.1 Chọn chiều sâu chôn đài móng

- Chọn chiều sâu chôn đài D f =2.0m

5.1.2 Chọn thông số cho cọc

- Chọn vật liệu làm cọc:

+ Chọn hệ số điều kiện làm việc của bê tông  b = 0.9

+ Móng cọc được đúc bằng bê tông B20 (M250) có cường độ chịu kéo Rbt=0.9 MPa; cường độ chịu nén của bêtông Rb = 11.5MPa; môđun đàn hồi E = 27*103 MPa = 2.7*107 kN/m2

+ Cốt thép trong móng loại AII có cường độ chịu kéo cốt thép dọc RS = 280 MPa + Cốt thép trong móng loại AI có cường độ chịu kéo cốt đai RS = 225 MPa

- Chọn sơ bộ kích thước cọc:

+ Chọn chiều dài cọc: Dựa vào báo cáo thí nghiệm xuyên động bằng chuỳ tiêu chuẩn ta thấy lớp đất tốt (có NSPT  10) bắt đầu ổn định ở độ sâu 33m (thuộc lớp 5a) và yêu cầu mũi cọc phải cắm vào lớp đất tốt một đoạn n  2m Do đó ta chọn

sơ bộ chiều dài cọc là 34.5m (Chọn 3 cọc 11.5m) Vậy chiều dài từ mũi cọc lên đáy đài là 34m

+ Chọn tiết diện cọc:

 Chọn cọc hình vuông tiết diện: 0.35x0.35(m)

 Diện tích tiết diện ngang cọc: AP = 0.35*0.35 = 0.1225 (m2)

 Chu vi tiết diện ngang cọc: 4*0.35= 1.4 (m)

 Chọn bêtông B20: Rb = 11.5MPa = 11500 (kN/m2); Rbt = 0.9MPa = 900(kN/m2)

 Chọn thép loại A-II: RS = RSC = 280MPa = 280000 (kN/m2)

XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC

5.1.3 Tính khả năng chịu tải của cọc theo vật liệu

( ) s s b b

4

Q (A R +A R )0.9372*(8.04*10 * 280000 0.122*11500)1525.874

+ As=8.04*10 -4 m2: diện tích tiết diện ngang của cốt thép dọc trong cọc

+ Ab=Ap-As=0.1225-8.04*10-4=0.122m2: Diện tích tiết diện ngang của bê tông trong cọc

+ Rb=11500 kN/m2

+ Rs=280000 kN/m2

+ : Hệ số uốn dọc của cọc đƣợc tính nhƣ sau:

 Khi thi công ép cọc: l01v l1 11*11.5 11.5 m

 Khi cọc chịu tải trọng công trình: l02 v l2 2 0.5*23.324 11.662 m

c bd

 Độ mảnh của cọc 0 11.662

33.320.35

l r

Q k

móng cọc) ta có m R =1.2 Tra bảng 2.4(trang 28 – Phân tích và tính toán móng cọc)

- Lực ma sát đơn vị f i tra bảng 2.5(trang 30 – Phân tích và tính toán móng cọc)

- Đất nền phải chia thành các lớp nhỏ đồng chất dày không quá 2m

Lập bảng tính như sau:

Lớp đất

Độ sâu trung bình (m)

(kN/m2)

m f f si l i (kN)

-2 : -4 3 2.00 1.47 0.9 0.00 0.00 -4 : -6 5 2.00 1.47 0.9 0.00 0.00 -6 : -8 7 2.00 1.47 0.9 0.00 0.00 -8 : -10 9 2.00 1.47 0.9 0.00 0.00 -10 : -12 11 2.00 1.47 0.9 0.00 0.00 -12 : -14 13 2.00 1.47 0.9 0.00 0.00 -14 : -16 15 2.00 1.47 0.9 0.00 0.00 -16 : -18 17 2.00 1.47 0.9 0.00 0.00 -18 : -20 19 2.00 1.47 0.9 0.00 0.00 -20 : -20.6 20.3 0.60 1.47 0.9 0.00 0.00

-22.20 : -24.2 23.2 2.00 0.42 1 40.59 81.18 -24.20 : -26.2 25.2 2.00 0.42 1 41.71 83.42 -26.20 : -28 27.1 1.80 1 63.10 113.58 -28.00 : -30 29 2.00 1 65.00 130.00 -30.00 : -32 31 2.00 1 67.00 134.00 -32.00 : -32.4 32.2 0.40 1 67.76 27.10 -32.40 : -34 33.2 1.60 1 68.56 109.70 -34.00 : -35 34.5 1.00 1 70.00 70.00

tc a tc

s : Ứng suất hữu hiệu giữa lớp đất thứ I theo phương thẳng đứng

+ k si   1 sin i I: hệ số áp lực ngang của lớp đất thứ i

Lập bảng tính toán nhƣ sau:

Lớp

đất

Độ sâu giữa lớp (m)

Q Q

kN

FS FS

5.1.6 Sức chịu tải của cọc theo kết quả xuyên tiêu chuẩn (SPT):

Sức chịu tải cho phép của cọc theo công thức của Nhật Bản:

5.2 Xác định số lượng cọc trong đài

3380

*1.3 7.42 637.33

tt c aTK

N n

Q 

Vậy chọn n c = 8 cọc

5.1 Bố trí cọc trong đài:

- Chọn khoảng cách giữa 2 tâm cọc là 3d=1.05m

- Khoảng cách giữa các mép cọc tới mép ngoài của đài chọn là d/2=0.65m

- Chọn cao trình đáy đài là -2m, chiều cao đài là 0.8m

- Ta được kết quả bố trí cọc như hình vẽ:

5.2 Kiểm tra phàn lực đầu cọc

Chuyển các ngoại lực tác dụng về đáy đài tại trọng tâm nhóm cọc (trường hợp này trùng với trọn tâm đài):

Trọng lƣợng riêng trung bình của bê tông đài và đất phía trên đài: 3

hom * * 0.736*8*637.33 3752.6 tt 3690.464

Vậy thỏa điều kiện sức chịu tải của nhóm cọc

5.4 Kiểm tra lún cho móng

5.4.1 Xác định móng khối quy ƣớc

04.5*18.6 25*1.6 13* 4 26*6.2 29*3.6

12.9818.6 1.6 4 6.2 3.6

i i tb

i

l l

qu qu y

- Tải trọng quy về đáy móng khối quy ƣớc:

3380

10318.054 13257.1841.15 1.15

1611401.15 1.15

156135.6521.15 1.15

tc qu tc tb qu

2 min

356.052 /341.915 /

tc tc

2

( ) 1*(1.0651*6.025*9.6 5.2605* 253.198 7.6718* 2.8)1415.035 /

1.20

tc tc tb

- Tính độ lún móng khối quy ước theo phương pháp tổng phân tố qua các bước sau:

Phía dưới móng khối quy ước là lớp cát đồng nhất, chia thành từng lớp 0.5m

Bước 3,4,5: Xác định độ lún của từng lớp phân tốt và tính tổng phân tố

Chọn mẫu 2-35

P (KN/m2)

e 0.662 0.648 0.631 0.617 0.595 0.571 0.542

0.62 0.64 0.66 0.68 0.7 0.72

e-p

262.798 356.188 0.587 0.576 0.0035-37 -1 -0.17 0.97 92.911 267.598

274.798 365.315 0.586 0.575 0.0034-37.5 -1.5 -0.25 0.92 88.122 281.998

291.598 376.847 0.584 0.574 0.0032-38 -2 -0.33 0.86 82.375 301.198

313.198 392.700 0.581 0.572 0.0030-38.5 -2.5 -0.41 0.80 76.628 325.198

339.598 411.916 0.578 0.570 0.0026-39 -3 -0.50 0.71 68.007 353.998

370.798 434.974 0.575 0.568 0.0019-39.5 -3.5 -0.58 0.63 60.345 387.598

406.798 464.269 0.571 0.566 0.0013-40 -4 -0.66 0.57 54.597 425.998

471.598 522.843 0.566 0.562 0.0012-45.5 -9.5 -1.58 0.50 47.893 517.198

584.398 629.417 0.558 0.554 0.0010-50 -14 -2.32 0.44 42.145 651.598

0.0248 Tổng

5.5 Xác định chiều cao đài móng

- Chọn chiều cao đài sơ bộ là 0.8m

- Chọn a0=15cm, chiều cao làm việc của tiết diện đài:

- Chiều cao làm việc của tiết diện đài:

- h0=hd=0.8-0.15=0.65m

Vậy thỏa điều kiện chống xuyên thủng đài cọc

Vậy chiều cao đài hợp lý chọn 0.8m

5.6 Tính toán cốt thép cho đài cọc

Sơ đồ tính: Xem đài là bản consol một đầu ngàm vào mép cột, đầu kia tự do, giả thiết đài tuyệt đối cứng

993.803

0.09 0.9*11500 * 2.52 * 0.65

0.094 * 0.9*11500 * 2.52 * 0.65

56.91 280000

m

b b

b b s

2 2 0

2 0

1045.57

0.0854 0.9*11500 * 2.8* 0.65

0.0894 * 0.9*11500 * 2.8* 0.65

59.22 280000

m

b b

b b s

Chọn 13f25 rải với khoảng cách a=70 mm (As=63.78cm2)

5.7 Kiểm tra cọc chịu tải ngang

Ta kiểm tra cho trường hợp lực cắt lớn nhất theo từng phương Do tiết diện cọc hình vuông nên chỉ cần kiểm tra với trường hợp lực cắt lớn nhất

Lực cắt lớn nhất tại chân đài: Htt=114kN

Lực cắt tác dụng 1 cọc: 14.25

8

tt H

Xác định chuyển vị ngang y0 và góc xoay 0ở đầu cọc

Chuyển vị ngang của tiết diện cọc bởi lực đơn vị H0=1 gây ra:

4 0

Chuyển vị ngang của tiết diện cọc bởi lực đơn vị M0=1 gây ra:

4 0

Moment dọc theo thân cọc:

(kNm)

0.0 0.0 0.000 0.000 1.000 0.000 0.000 0.1 0.1 0.000 0.000 1.000 0.100 2.077 0.3 0.2 -0.001 0.000 1.000 0.200 4.104 0.4 0.3 -0.004 -0.001 1.000 0.300 6.063 0.6 0.4 -0.011 -0.002 1.000 0.400 7.818 0.7 0.5 -0.021 -0.005 0.999 0.500 9.489 0.9 0.6 -0.036 -0.011 0.998 0.600 11.008 1.0 0.7 -0.057 -0.020 0.996 0.699 12.302 1.2 0.8 -0.085 -0.034 0.992 0.799 13.430 1.3 0.9 -0.121 -0.055 0.985 0.897 14.347 1.5 1.0 -0.167 -0.083 0.975 0.994 14.971 1.6 1.1 -0.222 -0.122 0.960 1.090 15.488 1.7 1.2 -0.287 -0.173 0.938 1.183 15.840 1.9 1.3 -0.365 -0.238 0.907 1.273 15.941 2.0 1.4 -0.455 -0.319 0.866 1.358 15.868 2.2 1.5 -0.559 -0.420 0.811 1.437 15.634 2.3 1.6 -0.676 -0.543 0.739 1.507 15.293 2.5 1.7 -0.808 -0.691 0.646 1.566 14.805 2.6 1.8 -0.956 -0.867 0.530 1.612 14.177 2.8 1.9 -1.118 -1.074 0.385 1.640 13.509 2.9 2.0 -1.295 -1.314 0.207 1.646 12.733 3.2 2.2 -1.693 -1.906 -0.271 1.575 10.996 3.5 2.4 -2.141 -2.663 -0.941 1.352 9.119 3.8 2.6 -2.621 -3.600 -1.877 0.917 7.272 4.1 2.8 -3.103 -4.718 -3.408 0.197 5.495 4.4 3.0 -3.541 -6.000 -4.688 -0.891 3.825 4.5 3.1 -3.617 -6.709 -5.818 -1.884 3.226 4.7 3.2 -3.692 -7.418 -6.949 -2.876 2.628 4.8 3.3 -3.768 -8.126 -8.079 -3.869 2.029 5.1 3.5 -3.919 -9.544 -10.340 -5.854 0.831 5.8 4.0 -1.614 -11.730 -17.910 -15.070 -0.134

Biểu đồ moment dọc theo thân cọc:

-5 0 5 10 15 20

Mz (kNm)

Mz (kNm)