ĐỒ ÁN MÔN HỌC NỀN MÓNG ĐH CNSG THIẾT KẾ MÓNG KHOAN NHỒI VÀ MÓNG BĂNG TRÊN NỀN CỌC CÁT

Móng Trên Nền Đất Yếu GVHD: Th.s Hà Công Huy NỀN MÓNG TÀI LIỆU THAM KHẢO : + Nền và móng : Chủ biên Lê Đức Thắng + Thiết kế và tính toán móng nông: Vũ Công Ngữ +Những PP Xây dựng công t

Móng Trên Nền Đất Yếu GVHD: Th.s Hà Công Huy

NỀN MÓNG

TÀI LIỆU THAM KHẢO :

+ Nền và móng : Chủ biên Lê Đức Thắng

+ Thiết kế và tính toán móng nông: Vũ Công Ngữ

+Những PP Xây dựng công trình trên nền đất yếu: Hoàng Văn Tân+ Giáo trình nền móng Thạc sĩ Châu Ngọc Aån

+ Cơ học đất Chủ biên Nguyễn văn Quì+ Bài tập cơ học đất : Vũ Công Ngữ

+ TK và TC xây dựng (TCXD205-1998)

+ Kỹ thuật nền móng ( Tập 1) Biên dịch Nguyễn Công Mẫn

B CÁC PHƯƠNG ÁN MÓNG

Về mặt địa chất công trình tại khu vực xây dựng phía trên mặt có lớp bùn sét, lẫn hữu cơ, xanh đen, nhão bề dày 11m , sau đó là lớp bùn sét, xám xanh, dẻo nhão – dẻo mềm, chiều dày của lớp này là 2m, tiếp theo là lớp sét lẫn ít cát mịn, xám xanh vân nâu, dẻo mềm - dẻo cứng, chiều dày lớp này là 4m, và sau cùng là lớp cát hạt nhỏ, hạt trung, hạt mịn, vàng nhạt, bảo hòa nước, chặt vừa dày 4m Do lớp đất yếu khá dày nên phải có biện pháp gia cố nền (giếng cát,cọc cát…) hoặc trực tiếp đưa tải trọng công trình xuống lớp đất chịu tải tốt (cọc đóng,cọc ép,cọc khoan nhồi…)

Sau đây là 3 phương án móng có thể đáp ứng được yêu cầu của địa chất:

- Phương án 1 : Móng cọc ép

- Phương án 2: Móng cọc khoan nhồi

- Phương án 3 : Móng băng trên nền gia cố bằng cọc cát

- Tải trọng mà đề ra là tải trọng tính toán.Muốn có tải trọng tiêu chuẩn thì phải chia cho hệ số vượt tải là 1,15

Móng Trên Nền Đất Yếu GVHD: Th.s Hà Công Huy

PHƯƠNG ÁN : TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI

CHỌN CỌC CHIỀU DÀI CỌC, CẠNH CỌC :

Do cấu tạo địa chất , đảm bảo khả năng chịu lực =>cho cọc cắm vào lớp 4 một đoạn 2m (cọc ở cao trình – 22m )

- Chọn cọc có tiết diện ngang đường kính d=0.6 m

- Bê tông M#300 ; Rn = 130(kg/cm2)

- Chiều sâu chôn móng tính từ mặt đất tự nhiên là 1.5m

Chiều dài cọc =(cao trình đặt mũi cọc -sâu chôn móng+đoạn ngàm vào đài)

= 22-1.5+0.5 = 20 m -Đoạn ngàm vào đài : 0.5 m (gồm đoạn chôn vào đài 10 cm, đoạn đập đầucọc 40 cm )

SƠ BỘ CHỌN DIỆN TÍCH CỐT THÉP:

- Chọn cốt thép trong cọc theo cấu tạo:

Fa= 0.5%Fcọc= 0.005x0.283x104 = 14.15 (cm2)Chọn 816, Fa= 16.08 (cm2),thép AII có Ra=2800(T/m2)

I.TÍNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC 1.Theo vật liệu làm cọc: (TCVN 195 : 1997)

= 131.04 (T)

2.Theo đất nền : (Phụ lục A - TCVN 205-1998)

@Theo chỉ tiêu cơ lý ( lấy chỉ tiêu tính toán để tính)

Qtc = m (mRqpAp + u mfi li)

- m : Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, lấy bằng 1

- mR ,mf : Hệ số điều kiện làm việc của đất ở mũi cọc và ở mặt bên cọc cókể đến phương pháp hạ cọc đến sức chống tính toán của đất (tra bảng A.3:TCXD 205:1998) => mR = 1 ; mf = 0.8

- Ap : Diện tích mũi cọc ,Ap = 0.503 m2

- u : Chu vi tiết diện ngang cọc = x d =3.14x0.6 = 1.884 m

- li : chiều dày lớp đất thứ i tiếp xúc với mặt bên của cọc (li <=2m)

h

 : ứng suất hữu hiệu trong đất theo phương thẳng đứng

qp=300 T/m2 :sức chống của mũi cọc ở độ sâu (tra bảng A1 TCVN 1998)

205-Sức chịu tải tiêu chuẩn của cọc ma sát

Qtc = m x (mR x qp x Ap + u mf x si x li)

Móng Trên Nền Đất Yếu GVHD: Th.s Hà Công Huy

= 1(1 x 300x0.283 + 1.884x22.73) = 127.73 (T/m2) Vậy ta có : PVL = 131.04 T ; Qatc = 127.73 T

Chọn QTK = min(PVL ; Qatc) = Qatc = 127.73 T để tính toán

II XÁC ĐỊNH SỐ LƯỢNG CỌC VÀ BỐ TRÍ CỌC TRONG ĐÀI

73 127

625 2 1

a

tt Q

N

 bố trí 6 cọc

Khoảng cách giữa các cọc là d+1 =1.6m

Khoảng cách từ mép đài đến mép ngoài cạnh cọc là 0.3 m

- Diện tích thật của đài cọc:

Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc chịu nén và chịu kéo lớn nhất

Lực tác dụng lên mỗi cọc :

x

c

d tt

y

Qxy M

n

Q N

Q

1 2

max min

1 4

6 1 8 6 20 16 6

656 40 625

1 4

6 1 8 6 2 16 6

656 40 625

2 Kiểm tra áp lực đáy móng khối quy ước :

(TTGH II – TÍNH THEO TẢI TRỌNG TIÊU CHUẨN)

a Góc ma sát trong trung bình của các lớp đất trong móng khối qui ước :

tb tc

hi l

2 31 28 75 3 5 15 6 05 11 25 10 57 4

b Diện tích đáy móng khối qui ước:

Chiều dài và chiều rộng của móng khối quy ước:

am = a l tg  m

c t tb

4 2

4 2

(

/



+ a,b:khoảng cách của 2 mép ngoài của 2 cột biên theo 2 phương.+ lc:chiều dài cọc

c t tb

4

33 10 20

2 4 4 [ ) 4 2

4

33 10 20

2 8 2 [ ) 4 2

6

) 02 8 ( 6

c)Lực tác dụng tại đáy móng khối qui ước :

Xác định trọng lượng thể tích đẩy nổi:

69 0 2

75 3 6 25 10

2 85 0 75 3 785 0 6 77 0 25 10 58 0

Móng Trên Nền Đất Yếu GVHD: Th.s Hà Công Huy

+ Trọng lượng của các lớp đất của móng khối quy ước từ đáy đài đến đáy móng khối quy ước:

qu

M = Mtc + Qtcx hđ= 14.09+5.91x1 = 20 Tm

a Kiểm tra áp lưcï tiêu chuẩn dưới đáy móng khối qui ước :

* áp lực tiêu chuẩn tại đáy móng khối qui ước:

2 /

/

min

2 /

/

2 /

/

max

/ 35 34 31 49

20 89

36

61 1281

/ 74 34

/ 146 35 31 49

20 89

36

61 1281

m T W

M F

N

m T F

N

m T W

M F

N

qu

tc qu qu

hm: độ sâu đặt móng qui ước hm =23m

I :dung trọng của lớp đất dưới đáy móng khối qui ước , I = 0.86T/m3

II :dung trọng trung bình của các lớp đất tính từ đáy móng khối qui ước

 áp lực dưới đáy móng đã được thỏa

3.Kiểm tra độ lún dưới đáy móng khối qui ước :

_ Dùng phương pháp cộng lún từng lớp

_ Chia đất nền thành nhiều lớp có bề dày hi = 0.2b

* Ưùng suất do tải trọng bản thân của đất gây ra:

=>gl = 34.74 - 15.87 = 19.56 (T/m2)

* Tính lún theo phương pháp cộng từng lớp phân tố :

Chia lớp đất phía dưới móng khối qui ước thành các lớp phân tố đồng nhất thoả điều kiện:

2 0 15 0 893 20

149 3

Móng Trên Nền Đất Yếu GVHD: Th.s Hà Công Huy

e

e e S

2 1

1

S = 3.24 cm < [Sgh] = 8 cm thỏa điều kiện

4 Kiểm tra chuyển vị ngang đầu cọc:

(TCXD-205-1998)

I E

Ml I E

Hl xl y

b

o b

o o



3

3 0

(Tm)Phân phối tải trọng cho 6 cọc chịu :

6

80 6







c n

H

Tnc:số lượng cọc

+ lo= 0 (m ): chiều dài đoạn cọc(m), khoảng cách từ đáy đài cọc đến mặt đất.+ yo , o: chuyển vị ngang và góc xoay của tiết diện ngang cọc ở mức đáyđài(cọc đài thấp) - tra theo bảng G5(TCXD)

+ I: moment quán tính của cọc I=   

64

6 0 14 3 64

4 4

d

+ E: mođun đàn hồi của bê tông = 2.9x106(T/m2)

+ H0 : Giá trị tính toán của lực cắt

A I E

3

1

 ; HM  MH= o

o b bd

B I E

2

1

 ;MM = o

b bd

C I E

 1

5

3 6

5

10 63 10 9 2

6 1 50







x x x

x I

E

Kb

b

c bd

10 63 10 9 2 2129 0

441 2 1





x x x x

A I

1 1

3 6

C I E



1

751 1 10 63 10 9 2 ) 2129 0 (

o o



3

3 0

0 = 0.3056 cm(với l0=0)< 1cm

0

 =H 0 xHM  MMxM 0 =(1.73x0.1957+0.0451x3.38)x10 -3

= 0.4909x10 -3 rad< 2 0 / 0 0

IV TÍNH TOÁN CHIỀU CAO HỢP LÍ CỦA ĐÀI CỌC :

(Theo điều kiện chống đâm thủng)

Rk : cường độ tính toán của bêtông khi kéo

Utb = 2(bc + ac + x + y)bc,ac : chiều rộng và chiều dài cột

x,y : khoảng cách từ mép cột đến trục hàng cọc khảo sát theo phươngchiều rộng và chiều dài của tiết diện cột

(ac = 0.8m, bc = 0.5m, x = 0m, y = 0.55m, h0 = 0.6m)Chọn bê tông mac 300: Rk = 100(T/m2)

Utb = 2(bc +y +ac +x) = 2(0.5+0.8+0+0.55) = 3.7(m)

max

6.06

6.0245.06

625

x

x y

xy M n

N

i

y c

.

0 xR U x x

P

tb k

xt



 

= 0.61 (m)Chọn hđ h0+0.15 = 0.61+0.15 = 0.76(m)Vậy chọn hđ = 1(m)

V TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP TRONG ĐÀI :

Sơ đồ tính xem như dầm congxon ngàm tại mép cột

+ Mô men theo phương cạnh dài :

0

10 94

124 9

,

x h

R

M a



Với h0 = 1 - 0.2 = 0.8 (m) Chọn 20 20  170 ; Fa = 62.80 (cm2)

Móng Trên Nền Đất Yếu GVHD: Th.s Hà Công Huy

+ Mômen theo phương cạnh ngắn :

Chọn thép theo cấu tạo 18  200

PHƯƠNG ÁN : MÓNG BĂNG ĐẶT TRÊN NỀN CỌC CÁT

QUY TRÌNH THIẾT KẾ

Bước 1:Thu thập và xử lý tài liệu:

Tài liệu về công trình:N,M,Q tại các cột

Tài liệu về địa chất :hồ sơ địa chất

Các tài liệu khác

Bước 2:Chọn kích thước sơ bộ móng:

Kích thước móng:bề rộng,chiều dài,chiều cao,chiều sâu đặt móng

Vật liệu móng,thép,lớp bảo vệ

Bước 3:Kiểm tra ổn định

Bước 4:Tính lún cho móng băng,so sánh với điều kiện lún Sgh

Bước 5:Tính kết cấu móng:

Kiểm tra lại chiều cao móng

Tính thép cho móng

Tính cốt đai,cốt xiên

Bước 6:Cấu tạo

Bước 7:Bản vẽ

I.XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN TỪNG CỘT :

2-A N tt  1300KN M tt  58KN.m Q tt  45KN

N tc  1130 4KN M tc  50 43KN.m Q tc  39 13KN 2-B N tt  1250KN M tt  54KN.m Q tt  34KN

Móng Trên Nền Đất Yếu GVHD: Th.s Hà Công Huy

II.XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC SƠ BỘ MÓNG:

Chọn mẫu đất TW#10-1 làm đất đặt móng,độ sâu đặt móng là Df=1.5m

Với lớp đất này thì φII=5 003’và cII=5.8kPa Theo QPXD 45-78 :

Trong đó :m1,m2:hệ số điều kiệnlàm việc của nền công trình

ktc:hệ số độ tin cậy

Chọn trước bo=1m

Df:chiều sâu đặt móng

A,B,D:các hệ số phụ thuộc vào góc ma sát φ của đất

cII:lự dính của đất tính theo trạng thái giới hạn II.

N F

f tb o II

tc





 

6

RII=1.1x(0.0795x4.8x5.9+1.318x(0.5x14.76+1x5.9)+3.612x5.8)=89.31(kPa)

Ta thấy :

6 5991 6

4695 72

) 1 12 5 0 12 ( 4

6028 72

6

m T D

F

N

f tb

P  : không thỏa điều kiện ổng định, cần phải có biện pháp cải tạo nền

II.1 TÍNH TOÁN CỌC CÁT :

Xác định nc, khi dùng cọc cát, chọn D = 0.75, ta có :

nc

 = emax  D (emax  emin)  1 975  0 75  ( 1 975  0 86 )  1 13

Xác định diện tích nền được nén chặt :

2

70 113 ) 8 4 4 0 15 ( 8 4 4 1 ) 4 0 (

13 1 919 1

7 113 27 0

66 2 ) 01 0 1 ( 1

3

cm g W

Xác định khoảng cách giữa các cọc cát : L = 1.4m

Xác định chiều sâu nén chặt :

Aùp dụng phương pháp lớp tương đương, chiều dày vùng chịu nén sẽ là :

b A

h

H  2 s  2 

(A, Tra Bảng 4-3, sách Những Phương Pháp Xây Dựng Công Trình Trên Nền

ĐY, ứng với   0 15 và a/b = 3.1)

H = 2     b 2  0 966  4 8  9 28m

Móng Trên Nền Đất Yếu GVHD: Th.s Hà Công Huy

Chọn chiều dài cọc là L = 10m, tính từ mặt đất tự nhiên

III.KIỂM TRA ỔN ĐỊNH CỦA ĐẤT NỀN DƯỚI ĐÁY MÓNG:

Moment ứng với trọng tâm móng:

kPa D

F

N

tc tc

67

W

M D

F

N P

tc f

tb

tc tc

67

W

M D

F

N P

tc f

tb

tc

 Pmintc  0

Thỏa điều kiện ổn định

IV.TÍNH LÚN CHO MÓNG BĂNG:

Tính bằng phương pháp tổng phân tố

Aùp lực gây lún tại đáy móng:     (  ) f  125 12

tc f

tc

F

N D P

e

e e S

1

2 1

1 1 Kiểm tra xem S≤ Sgh=8(cm)

Ta có bảng kết quả tính lún sau:

8 1.7 7.36 1.6 0.25 0.92 19.6220.26 19.94 5.1834.949 25.321 0.655 0.653 0.0012

9 1.7 8.28 1.8 0.16 0.92 20.89320.26 20.58 4.9493.149 24.625 0.654 0.653 0.0006

Si = 3.24cm

Ta thấy S<8cm thỏa mãn điều kiện lún

V.TÍNH TOÁN KẾT CẤU MÓNG:

1.Xác định chiều cao móng:

Giả thiết bs=0,35m.

 Kiểm tra chọc thủng tại chân cột giữa:

8 4 ) 8 2 6 7 ( 5 , 0

1450 )

( 5 ,

N S

Ntt:lực dọc lớn nhất ở cột truyền xuống móng

S:diện tích vùng ảnh hưởng của tải trọng

) 2 85 , 2 ( 5 , 232 2

) 8 2 6 7 ( 2

2 35 0 8 4 09 58 2

2

) 2

2 1 0

75 , 0 75

tt

) 5

, 0 ( 1





) ( 21 0

2250 ).

5 , 1 3 5 , 0 (

1000 75 , 0

75 , 0

6 9

) 2 35 , 0 8 4 ( 1240 2

)]

2 ( [

) 5

, 0 ( 2

) 2 (

0

0 0

0 0

1

0 1

m h

h h

S R p

h B

h b B N p

L L h

b B p S p p

b

b b

cx k xt

b b

s tt

xt

m b

s tt

xt

tt xt

Vậy ta chọn h b0  0 , 3 (m).Giả thiết hm=0.65m

2.Tính toán thép cho móng:

a/ Tính cốt thép trong vĩ móng:

Chọn bêtông mác 300,có

Rn=130(kG/cm2)=13x103(kPa);Rk=10(kG/cm2)=1000(kPa)

Chọn thép AII có Ra=2800(kG/cm2)= 28 x104 (kPa)

Sơ đồ tính:

Móng Trên Nền Đất Yếu GVHD: Th.s Hà Công Huy

N p

tt net

10 28 9 , 0

16 , 110

9 , 0

2 )

2 4 4

0

cm m

h R

M F

a

I I

131 , 1 100

cm

a 

Vậy ta chọn thép Ф12a150

b/Tính cốt thép trong dầm móng băng:

Giả thiết dùng bêtông mác 300, E=2,9.107 (kPa).

Hệ số nền:

1324 , 27 ( / )

10 58 , 7

12

M A

M a

Bố trí thép như trong bảng vẽ.

Vậy thoả điều kiện khống chế

-Tính khoảng cách giữa các cốt đai u:

* u cấu tạo:

uct ≤ h/3=650/3=216.67(cm)

9 926

6 0 35 0 1000 5

1 5

,

max

2 0

Q

bh R

60351088

2 3

2 2

max

2 0

707 0 8 0 2300

61087 92690

sin

2

cm R

Q Q F

KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ :

- Vì công trình nằm trên khu vực có địa chất rất yếu, nên việc lựa chọn phương án Móng Khoan Nhồi và Móng Băng Trên Nền Cọc Cát là hợp lý

Dựa trên kết quả tính toán cho thấy giữa hai phương án, ta nên chọn phương án Cọc Khoan Nhồi , vì với phương án Cọc Khoan Nhồi thì cho chúng ta sự an toàn cho công trình nằm trên địa hình đất yếu

- Chọn phương án Móng Cọc Khoan Nhồi làm giải pháp nền móng cho công trình

vì đây là phương án hiện đại đang được sử dụng phổ biến cho các công trình lớncủa ngành cầu đường, cảng và dân dụng trên toàn quốc cũng như trên thế giới

PHẦN II

Móng Trên Nền Đất Yếu GVHD: Th.s Hà Công Huy

THIẾT KẾ MÓNG PHƯƠNG ÁN 1 MÓNG BĂNG ĐẶT TRÊN CỌC CÁT

QUY TRÌNH THIẾT KẾ

Bước 1:Thu thập và xử lý tài liệu:

Tài liệu về công trình:N,M,Q tại các cột

Tài liệu về địa chất :hồ sơ địa chất

Các tài liệu khác

Bước 2:Chọn kích thước sơ bộ móng:

Kích thước móng:bề rộng,chiều dài,chiều cao,chiều sâu đặt móng

Vật liệu móng,thép,lớp bảo vệ

Bước 3:Kiểm tra ổn định

Bước 4:Tính lún cho móng băng,so sánh với điều kiện lún Sgh

Bước 5:Tính kết cấu móng:

Kiểm tra lại chiều cao móng

Tính thép cho móng

Tính cốt đai,cốt xiên

Bước 6:Cấu tạo

Bước 7:Bản vẽ

TRÌNH TỰ THIẾT KẾ MÓNG BĂNG

I.Xác định tải trọng tác dụng lên từng cột :

2-A N tt  1300KN M tt  58KN.m Q tt  45KN

N tc  1130 4KN M tc  50 43KN.m Q tc  39 13KN 2-B N tt  1250KN M tt  54KN.m Q tt  34KN

II.Xác định kích thước sơ bộ móng:

Chọn mẫu đất TW#10-1 làm đất đặt móng,độ sâu đặt móng là Df=1.5m

Với lớp đất này thì φII=5 003’và cII=5.8kPa Theo QPXD 45-78 :

Trong đó :m1,m2:hệ số điều kiệnlàm việc của nền công trình

ktc:hệ số độ tin cậy

Chọn trước bo=1m

Df:chiều sâu đặt móng

A,B,D:các hệ số phụ thuộc vào góc ma sát φ của đất

cII:lự dính của đất tính theo trạng thái giới hạn II.

Móng Trên Nền Đất Yếu GVHD: Th.s Hà Công Huy

Khi đó: Ro II= 1.1x(0.0795x1x15.9+1.318x(0.5x14.76+1x15.9)+3.612x5.8)= 86.69(kPa)

N F

f tb o II

6

RII=1.1x(0.0795x4.8x5.9+1.318x(0.5x14.76+1x5.9)+3.612x5.8)=89.31(kPa)

Ta thấy :

6 5991 6

4695 72

) 1 12 5 0 12 ( 4

6028 72

6

m T D

F

N

f tb

P  : không thỏa điều kiện ổng định, cần phải có biện pháp cải tạo nền

II.1 Tính toán cọc cát :

Xác định nc, khi dùng cọc cát, chọn D = 0.75, ta có :

nc

 = emax  D (emax  emin)  1 975  0 75  ( 1 975  0 86 )  1 13

Xác định diện tích nền được nén chặt :

2

70 113 ) 8 4 4 0 15 ( 8 4 4 1 ) 4 0 (

13 1 919 1

7 113 27 0

66 2 ) 01 0 1 ( 1

3

cm g W

Xác định khoảng cách giữa các cọc cát : L = 1.4m

Xác định chiều sâu nén chặt :

Aùp dụng phương pháp lớp tương đương, chiều dày vùng chịu nén sẽ là :

b A h

H  2 s  2 

(A, Tra Bảng 4-3, sách Những Phương Pháp Xây Dựng Công Trình Trên Nền

ĐY, ứng với   0 15 và a/b = 3.1)

H = 2     b 2  0 966  4 8  9 28m

Chọn chiều dài cọc là L = 10m, tính từ mặt đất tự nhiên

III.Kiểm tra ổn định của đất nền dưới đáy móng:

Moment ứng với trọng tâm móng:

kPa D

F

N

tc tc

67

W

M D

F

N P

tc f

tb

tc tc

67

W

M D

F

N P

tc f

tb

tc

 Pmintc  0

Thỏa điều kiện ổn định

IV.Tính lún cho móng băng:

Tính bằng phương pháp tổng phân tố

Aùp lực gây lún tại đáy móng:     (  ) f  125 12

tc f

tc

F

N D P

e

e e S

1

2 1

1 1 Kiểm tra xem S≤ Sgh=8(cm)

Ta có bảng kết quả tính lún sau: