Đồ án môn học nền móng đại học mở tp.hcm

 Vận chuyển: Khi vận chuyển cọc bằng 2 neo đặt sẵn trên thân cọc, do tác dụng của trọng lượng bản thân cọc, trên tiết diện của cọc sẽ có thớ chịu kéo và thớ chịu nén.. TÍNH TOÁN SỨC CHỊ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TPHCM KHOA XÂY DỰNG VÀ ĐIỆN

ĐỒ ÁN NỀN MÓNG

GVHD : PGS.TS VÕ PHÁN SVTH : NGUYỄN TRUNG KIÊN MSSV : 1151020144

LỚP :DH11-XD05

Tháng 10 năm 2014

2 Giới hạn nhão W L :

STT Mẫu WLi WLtb

WLi

- WLtb

(WLi

- WLtb)²

3 Giới hạn dẻo W P :

STT Mẫu WPi WPtb

WPi

- WPtb

(WPi

- WPtb)²

0.023

5.Trọng lượng riêng ướt: γ t (g/cm 2 )

STT Mẫu γi γtb γi -

γtb

(γi - γtb)² σ v

1 1-1 1.425

1.476

0.051 0.002601

0.041

0.0277

Với TTGH I thì xác suất độ tin cậy = 0.95

Ta có n-1= 18 Tra bảng ta được t = 1.706



γ I = 1.476 ( 1 ) = 1.467 1.485 (g/cm 3 )

 Tính theo trạng thái giới hạn II:

Với TTGH II thì xác suất độ tin cậy = 0.85

27 0.3 0.104

28 2-7

- Kiểm tra thống kê:

Vtgυ =

=

= 0.2284 < [v]=0.3

Vc =

=

= 0.0436 < [v]=0.3

(WLi

- WLtb)²

5.Trọng lượng riêng ướt: γ t (g/cm 2 )

STT Mẫu γi γtb γi - γtb (γi - γtb)² σ v

6 Tính toán c và :

(kg/cm2)

τ (kg/cm2)

Vc =

=

= 0.0042936 < [v]=0.3

2.118

0.0726

2 Giới hạn nhão W L :

WLi

- WLtb

(WLi

- WLtb)²

5.Trọng lượng riêng ướt: γ t (g/cm 2 )

STT Mẫu γi γtb γi - γtb (γi - γtb)² σ v

 Tính theo trạng thái giới hạn I:

Với TTGH I thì xác suất độ tin cậy = 0.95

Ta có n-1= 20 Tra bảng ta được t = 1.697



γ I = 1.906 ( 1 ) = 1.899 1.913 (g/cm 3 )

 Tính theo trạng thái giới hạn II:

Với TTGH II thì xác suất độ tin cậy = 0.85

Dung lệnh LINEST ta tính được các giá trị :

Vc =

=

= 0.1054 < [v]=0.3

2 Giới hạn nhão W L :

WLi

- WLtb

(WLi

- WLtb)²

5.Trọng lượng riêng ướt: γ t (g/cm 2 )

STT Mẫu γi γtb γi - γtb (γi - γtb)² σ v

 Tính theo trạng thái giới hạn I:

Với TTGH I thì xác suất độ tin cậy = 0.95

Ta có n-1= 7 Tra bảng ta được t = 1.895



γ I = 1.982( 1 ) = 1.974 1.990 (g/cm 3 )

 Tính theo trạng thái giới hạn II:

Với TTGH II thì xác suất độ tin cậy = 0.85

Ta có n-1= 7 Tra bảng ta được t = 1.119



γ I = 1.982 ( 1 ) = 1.978 1.987 (g/cm 3 )

6 Tính toán c và :

(kg/cm2)

τ (kg/cm2)

Dung lệnh LINEST ta tính được các giá trị :

- Kiểm tra thống kê:

Vtgυ =

=

= 0.0437 < [v]=0.3

Vc =

=

= 0.0916 < [v]=0.3

Dung lệnh LINEST ta tính được các giá trị :

- Kiểm tra thống kê:

Vtgυ =

=

= 0.00104 < [v]=0.3

Vc =

=

= 0.002365 < [v]=0.3

Dung lệnh LINEST ta tính được các giá trị :

- Kiểm tra thống kê:

Vtgυ =

=

= 0.137 < [v]=0.3

Vc =

=

= 0.4867 > [v]=0.3

 Do Vc > [v] nên ta phải loại bớt mẫu có sai số lớn

Loại bỏ mẫu 3-19

(kg/cm2)

τ (kg/cm2)

Dung lệnh LINEST ta tính được các giá trị :

- Kiểm tra thống kê:

PHẦN II: THIẾT KẾ MÓNG CỌC

PHƯƠNG ÁN 2: MÓNG CỌC BTCT

I.TẢI TRỌNG TÁC DỤNG :

bao gồm : tải trọng tính toán, tải trọng tiêu

chuẩn, với hệ số vượt tải n=1.15

Tại Hố Khoan 3 có các lớp đất và tính chất cơ lý của từng lớp đất sau:

Lớp đất số 1: Có chiều dày 13.4.m, gặp mực nước ngầm ổn định ở vị trí 0.5m

Chỉ tiêu cơ lý như sau:

Bước 1: Chọn các thông số ban đầu.

- Xác định đặc trưng các lớp đất từ hồ sơ địa chất, chọn vị trí hố khoan nguy hiểm

nhất, lớp đất yếu dày nhất Ta chọn được HK1

- Chọn chiều sâu đặt móng Df

Chọn Df = 2.5m

- Chọn vị trị mũi cọc

Mũi cọc phải cắm vào lớp đất tốt 1 đoạn 2m ( lớp đất có giá trị SPT 10)

Độ sâu mũi cọc chọn sơ bộ là 25m

- Xác định chiều dài cọc L=25-2.5+0.5=23m => Chọn 3 cọc, 2 cọc dài 8m, 1 cọc dài

Bước 2: Chọn vật liệu làm cọc

 Chọn hệ số điều kiện làm việc của Bê tông γb = 0.9

 Móng được đúc bằng Bê Tông B25(M350), có Rbt=1.05 Mpa (cường độ chịu kéo của bê tông) Rb=14.5Mpa (cường độ chịu nén của bê tông) Mô đun đàn hồi E=26.5Mpa

 Cốt thép trong móng loại AII có cường độ chịu kéo cốt thép dọc Rs=280 MPa, cường độ chịu kéo của thép đai Rs=225 Mpa

 Vận chuyển: Khi vận chuyển cọc bằng 2 neo đặt sẵn trên thân cọc, do tác dụng của trọng lượng bản thân cọc, trên tiết diện của cọc sẽ có thớ chịu kéo và thớ chịu nén Do đó để tiết diện bê tông cốt thép làm việc có lợi nhất ta phải tìm vị

trí đặt neo sao cho momen kéo và momen nén bằng nhau

M2= 0.0214*qL2=0.0214*5.6*82= 7.7 KN.m

M3= 0.068*qL2 = 0.068*5.6*82 = 24.4 KN.m

Chọn M= max{ }= max{ } =24.4 KN.m

Kiểm tra cốt thép trong cọc

Diện tích bố trí thép mặt cắt ngang của cọc

Kiểm tra thép 1 thớ trong cọc phải chịu được M=max{ }=24.4KN.m

 = ξ(1-0.5 ξ) = 0.09*(1-0.5*0.09)=0.104

 M] = * =0.104*0.9*14.5*400*3622

= 71.14 KN.m > Mmax = 24.4 KN.m (thỏa điều kiện)

III TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CHO PHÉP Qa CỦA CỌC

1 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu

Qa =φ(Rb*Ab+RsAS)

Trong đó:

 RS = 280 Mpa = 280000 (KN/m2)

 Rb = 14.5Mpa = 14500(KN/m2)

 AS : diện tích tiết diện ngang của cốt thép trong cọc AS = 15.21*10-4 (m2)

 AP : diện tích tiết diện ngang của cọc AP = 0.16(m 2 )

Hàm lượng: μ = AS/AP*100 = 15.21*10-4 / 0.16 *100 = 0.95(%)> [0.8%] (đạt)

Ab : diện tích tiết diện ngang của bê tông trong cọc:

Ab =AP – AS = 0.16 – 15.21*10-4 = 0.1584(m 2 )

TH1: Khi cọc làm việc trong đất

Khi cọc làm việc trong đất thì đầu cọc ngàm vào đài, mũi cọc cắm vào đất tốt nên ν=0.7

f

1

) (

Trong đó:

 Q S : Cường độ ma sát của đất nền tác dụng xung quanh cọc

 Q P : Cường độ của đất nền tác dụng ngay dưới mũi cọc ( phản lực của đất nền lên

1

)(

u: chu vi tiết diện cọc (m)

si

f : lực ma sát đơn vị ở giữa lớp đất thứ i tác dụng lên cọc (KN/m2)

li : chiều dài của lớp đất thứ I mà cọc đi qua (m)

Lực ma sát đơn vị được tính như sau:

 : ứng suất hữu hiệu giữa lớp đất thứ i theo phương thẳng đứng

ksi=1-sin φ : hệ số áp lực ngang của lớp đất thứ i

Ta lập bảng tính toán như sau

Lớp

đ ấ t

Độ sâu (m)

Độ sâu giữa lớp(Z)

q: là ứng suất pháp có hiệu theo phương đứng tại mũi cọc

γ: là trọng lượng riêng của lớp đất tại mũi cọc ( tính với γđn khi nằm dưới mực nước ngầm)

d: là cạnh hình vuông hay đường kính đối với cọc tròn

φ: là góc ma sát trong của đất tại mũi cọc

NC; Nq; Nγ: là các hệ số phụ thuộc vào góc ma sát φ (tra bảng)

Trong đó: FS = 2.5 là hệ số an toàn trung bình của QS và QP

1 SỨC CHỊU TẢI THEO CHỈ TIÊU VẬT LÝ

m fi *f si *l i (KN/m)

i si

Lực ma sát đơn vị fi tra bảng 2.5 Đất nền phải chia thành các lớp nhỏ đồng chất dày không quá 2m

 Ta đi xác định mR×qP×AP

Nội suy bảng 2.6/30 - Phân tích và tính toán móng cọc – Võ Phán_Hoàng Thế Thao – NXBĐHQGTPHCM

Ta có: mR = 1.1 là hệ số điều kiện làm việc của cọc dưới mũi cọc

Mũi cọc có z = 25 (m) và trạng thái chặt vừa

 Nội suy bảng 2.4/28 - Phân tích và tính toán móng cọc – Võ Phán_Hoàng Thế Thao – NXBĐHQGTPHCM

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

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

Ns là chỉ số SPT của lớp đất rời xung quang cọc

Ls là chiều dài đoạn cọc nằm trong đất rời, m

Lc là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất dính, m

Ap là diện tích tiết diện ngang của mũi cọc

u là chu vi tiết diện ngang của mũi cọc

c = Cu là sức chống cắt không thoát nước của đất dính xung quanh cọc

= Nc là chỉ số SPT của lớp đất dính xung quanh cọc

Dựa vào kết quả thí nghiệm SPT của HK3 ta tính được:

 Qa = min{ Qa ;Qa-A;Qa-B; Qa-SPT } = {2117; 1061.94; 599; 939.7} =599(KN)

VI: XÁC ĐỊNH SƠ BỘ SỐ LƯỢNG CỌC n P

Q 𝑘

Trong đó:

Ntt: là tải trọng tính toán tại chân cột

k = 1.5 là hệ số kể đến trọng lượng đài móng, đất trên đài và moment

Vậy chọn số lượng cọc dùng để thiết kế là 8 cọc.Với khoảng cách giữa các cọc là 3d

V: BỐ TRÍ CỌC VÀ CHỌN SƠ BỘ CHIỀU CAO ĐÀI MÓNG h

Chọn khoảng cách giữa các cọc là 3d = 3*400= 1200 (mm)

Chọn khoảng cách cọc biên đến mép đài là 1d = 1*400 = 400 (mm)

Ta bố trí cọc như hình vẽ:

Suy ra:

B=2.5m → X = Bđài – hc = 2.5 – 0.4 = 2.1m

L=4.2m → Y = Lđài– bc = 4.2 – 0.4 = 3.8m

VI: KIỂM TRA SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC ĐƠN VÀ NHÓM CỌC

1 Kiểm tra sức chịu tải của cọc đơn

Trong đó:

 ho là chiều cao tính toán của đài bê tông

 a = 150(mm) là khoảng cách từ trọng tâm cốt

thép chịu lực đến mép ngoài của đài bê tông

Kích thước đáy tháp xuyên hc +2h0 và bc + 2h0

hc + 2ho≥ X  ho≥ (X - hc)/2 (mm)

h X

M lần lượt là tổng lực dọc và moment tại trọng tâm đầu nhóm cọc

Fđ là diện tích đáy đài

γtb: là dung trọng trung bình giữa bê tông và đất

xi, yi là tọa độ trọng tâm cọc thứ i so với trọng tâm nhóm cọc

Lập Bảng Tính Toán như sau:

 Điều kiện sức chịu tải cọc đơn thỏa

2.Kiểm tra sức chịu tải của nhóm cọc

n m

n m

m n

1 ( ) arctan(

 Điều kiện sức chịu tải nhóm cọc thỏa

VII: KIỂM TRA LÚN CHO MÓNG

Để kiểm tra áp lực dưới mũi cọc ta dùng giá trị tải trọng tiêu chuẩn:

o tb

  

4

o tb

qu

2 tan( ) 2.5 2 22.5 tan(4.26 ) 6.3

4

o tb

Rtc: sức chịu tải tiêu chuẩn của nền đất tại đáy móng khối quy ước

Rtc =

(A×b×γ + B×Df ×γ’ +D×c)

= 0.18×6.3×9.25 + 1.73×272.013 + 4.17×28 = 597.8 (KN)

γ, c, φ : là các đặc trưng của lớp đất tại mũi cọc

A, B, D phụ thuộc vô φ của lớp đất tại mũi cọc

𝑛

𝑘

Với : = + *h = 158+126*1.8 = 402.8(kN.m) là áp lực tiêu chuẩn trung bình, cực đại và cực tiểu tại đáy móng

=

 = 312.00(kN/m 2 )  = 290.27(kN/m 2 )

(KN/



Nhận xét: Vậy ất dưới ũi cọc ảm bảo iều kiện ổn ịnh vẫn còn làm việc trong giai oạn àn hồi 2 Kiểm tra lún Áp lực gây lún tại tâm đáy của khối móng quy ước là: Pgl = - γ * Df = 301.135 – 253.599 = 47.536(KN/m 2 ) ∑ ∑e e e h Chia lớp đất dưới mũi cọc thành từng đoạn nhỏ : hi = (0.4 : 0.6)*Bqư = (0.4 : 0.6)*6.3 = (2.52 : 3.78) (m) Vậy chia lớp đất dưới đáy móng thành từng đoạn nhỏ : hi = 3(m) Áp lực ban đầu (do trọng lượng bản thân đấtgây ra) tại lớp đất i là: ∑  (Nội suy dựa vô đường cong nén lún e-p) Áp lực tại giữa lớp đất i sau khi xây dựng móng là:  (Nội suy dựa vô đường cong nén lún e-p) Trong đó:

Với Koi: là hệ số phân bố ứng suất và {

39.25

1.5

0.238 6.3

i

l b k

Z b

l/b (m)

Z/b (m) K 0 P gl gli P1i

(KN/m2

P 2i

(KN/m2) e 1i e 2i S i (cm)

1 3 1.5 1.27 0.238 0.9481 15.245 14.45 285.89 300.34 0.74 0.737 0.5

Sau khi ta chia đến phân lớp thứ 1, ta có:

5 → vậy độ lún ổn định tại tâm

1

* 0.5 8 1

Vậy ta có bài toán thỏa mãn điều kiên về độ lún

3 KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN XUYÊN THỦNG CỦA ĐÀI

VIII: TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ THÉP CHO ĐÀI MÓNG

1 Xác định và bố trí cốt thépcho đài cọctheo phương cạnh ngắn

Chọn lại khoảng cách đặt cốt thép với @=200→13 thanh

 Chọn khoảng cách mỗi thanh là @=200 mm

 Vậy chọn 13 20 @200 ể bố trí

Thép đặt theo phương cạnh dài Y:

Trong đó:

M = (P3(net) + P8(net))*1.35 +P5(net) *0.5

M= (578+488)*1.35+488*0.5= 1683.1 (kN.m): căng thớ dưới cấu kiện

Diện tích tiết diện ngang 1 thanh thép 16 là: AS=3.14cm2

Số thanh thép: ns= Vậy chọn ns =13 thanh

Khoảng cách giữa các thanh thép : @=

1

100 2

Không đảm bảo yêu cầu cấu tạo

Chọn lại khoảng cách đặt cốt thép với @=200→21 thanh

 Chọn khoảng cách mỗi thanh là @=200 mm

 Vậy chọn 21 20 @200 ể bố trí

Cẩu cọc và dựng cọc trang 37

IX: KIỂM TRA CỌC KHI CỌC CHỊU TẢI TRỌNG NGANG

Xác định chuyển vị ngang cọc do lực ngang dưới chân cọc gây ra nhằm đảm bảo thỏa

điều kiện khống chế của công trình về chuyển vị ngang Đồng thời xác định các biểu đồ moment, lực cắt, ứng suất nhằm kiểm tra cốt thép trong cọc đủ khả năng chịu lực, cũng như vị trí cần cắt cốt thép

 Từ lực ngang và moment tác dụng ở đầu cọc, ta phân tích chuyển vị ngang, moment và lực cắt dọc theo chiều dài cọc

Ta kiểm tra cho từng 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

 Ta có moment quán tính tiết diện ngang của cọc:

i i tb

i

K l K

 δ HH ; δ HM : là chuyển vị do lực ngang đơn vị : H0 = 1 gây ra

 δ MH; δ MM: là chuyển vị do moment đơn vị : M0 = 1 gây ra

 Moment uốn và lực cắt của cọc tại cao trình ở đáy đài:

Tải trọng ngang tác dụng lên từng cọc:

Ho = = = 13.75 (KN)

Ho = H = 13.75 (KN)

Áp lực tính toán σz (KN/m 2 ) moment uốn Mz (KN m) và lực cắt Qz(KN) trong các

tiết diện cọc được tính theo các công thức sau:

Các giá trị A1, A3, A4, B1, B3, B4, C1, C3, C4, D1, D3, D4 Tra bảng 2.20 trang 66 Sách “ Phân tích và tính toán móng cọc_Võ Phán_Hoành Thế Thao”

Bảng tính moment uốn Mz dọc thân cọc

Kiểm tra moment

Dựa vào kết quả tính toán Mz trên ta có: = 18.1(KN.m) nhỏ hơn moment lúc

kiểm tra vận chuyển cọc là 24.4 kNm nên cọc đủ khả năng chịu moment

Kiểm tra ổn định đất nền quanh cọc