Đồ án tính toán thiết kế nền móng khung bê tông cốt thép có tường chắn, bước cột 5m, phương án móng nông

Đồ án tính toán thiết kế, nền móng khung bêtông cốt thép, có tường chắn bước cột 5m, phương án móng nông

PHẦN I TẢI TRỌNG TÁC DỤNG TẠI CỔ CỘT

 SỐ LIỆU HỒ SƠ ĐỊA CHẤT SỐ 2:

công trình

Bước cột (m) Giá trị tải trọng tiêu chuẩn tại cổ cột

P tc: tải trọng tiêu chuẩn

 = 1,2 hệ số tin cậy tải trọng

Bảng tính toán giá trị tải trọng Loại Vị trí N(kN) M x (kN.m) M y (kN.m) H x (kN) H y (kN)

P tc: tải trọng tiêu chuẩn

 = 1,2 hệ số tin cậy tải trọng

PHẦN II THỐNG KÊ - ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH, ĐỊA CHẤT THỦY VĂN

- Đặc điểm của địa chất và của công trình:

Bảng thống kê số liệu địa chất

nhiên

tn (kN/

m 3 )

Dung trọng đẩy nổi

dn

(kN/m 3 )

Lực dính

c (kN/

m 2 )

Góc

ma sát trong

(kN/m 2 )

Hệ số rỗng ban đầu

 Mực nước ngầm xuất hiện tại độ sâu 3m

- Phân loại và đánh giá trạng thái các lớp đất :

 = 28o38'

E = 6836 kN/m2

c = 18 kN/m2MNN

 Phân loại: theo chỉ số dẻo A: A W nh  W d

- Nhận xét điều kiện địa chất công trình

 Đất nền thuộc trường hợp Đất yếu – Đất tốt

 Lớp đất yếu tương đối dày (3m)

DẻoDẻo mềmDẻo sệtSệt (hay Nhão)

B < 0

0  B  0,250,25 < B  0,50,5 < B  0,750,75 < B  1

B > 1

PHẦN IV THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN MĨNG NƠNG

MĨNG M1

1 Giải pháp xử lý nền đất:

- Căn cứ vào điều kiện địa chất cơng trình, tải trọng và đặc điểm cơng trình ta chọn giải pháp mĩng đơn Bê tơng cốt thép trên nền nhân tạo (đệm cát)

- Làm lớp bê tơng lĩt dày 100 (mm) B5 vữa xi măng cát

- Dùng cát hạt trung vừa làm đệm, rải thành từng lớp, lu đến độ chặt yêu cầu Đặc trưng đệm cát

dn

(kN/m 3 )

Lực dính

c (kN/

m 2 )

Gĩc ma sát trong

E o (kN/

m 2 )

Hệ số rỗng ban đầu

m tb

3,500

SƠ ĐỒ BỐ TRÍ ĐỆM CÁT MÓNG ĐƠN M1

N F

m

- Móng chịu tải lệch tâm nên chọn đế móng hình chữ nhật và tăng diện tích móng lên

2' 1,2.2 2,4( )

R R

- Cường độ tiêu chuẩn của đất nền ứng với b= 1,3 (m)

2

1,1.1(1,67.1,3.18 7,69.1,5.20 9,59.0)1

R R



 2 k0(tb tc   )h ứng suất do công trình gây nên

1,3

d

l b

h z

1,1.1

(0,383.2, 2.17,56 2,547.2,6.19, 2 5,172.4,5)1

Như vậy chiều cao đệm cát đã thỏa mãn điều kiện áp lực lên lớp đất yếu (Á sét dẻo mềm)

4 Tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ hai:

 Kiểm tra đệm cát theo điều kiện biến dạng:

- Ứng suất do trọng lượng bản thân đất gây ra tại đáy móng:

h i chiều dày lớp phân tố thứ i

- Chia đất nền dưới đáy móng thành nhiều lớp nhỏ với chiều dày 0,2.b0,2.1,3 0,26( ) m

Bảng kết quả tính lún

Lớp đất Điểm Độ sâu z (m) l/b 2z/b Ko zi gl (kN /m 2 ) bt (kN/m 2 )

Á sét

217,56(kN m/ )

 

22089( / )

218(kN m/ )

 

235000( / )

 

22089( / )

 

24195( / )

S S gh thỏa mãn điều kiện lún tuyệt đối

- Như vậy kích thước đáy mĩng và chiều dày đệm cát lấy như trên là được

MNN1

80,263,354,75141,834,929,225,221,71916,614,513,111,510,59,7

123

4 56789101112131415161718192021220

Z

BIỂU ĐỒ

ỨNG SUẤT GÂY LÚN

& ỨNG SUẤT DO TRỌNG LƯỢNG BẢN THÂN

5 Kiểm tra kích thước đế móng theo trạng thái giới hạn thứ nhất:

 Xác định sơ bộ tiết diện cột:

- Thiết kế Bê tông móng B20 R b 11,5(MPa R); bt 0,9(MPa ); b 1

- Chiều cao giả thiết của móng h m 0,4( )m , a o 0,05( )m

chiều cao làm việc của móng h o 0,4 0,05 0,35( )  m

- Diện tích tiết diện ngang của cột được xác định theo công thức

3

2660.10

11,5

tt c

max 2 min



tt tt tt

6 Tính toán độ bền và cấu tạo móng:

Dùng thép AII có R s 280(MPa)

- Sơ đồ tính và biểu đồ momen:

625

ttmax = 377,6 (kN/m2)

tt1= 353,9 (kN/m2)

MI= 93,9 (kN.m)

 tt max

45 o

 tt

1 = 353,9 (kN/m 2 ) 275

- Chiều cao làm việc h oI 0,35(mm)

.6

.1,3.0,625 93,9 6

21017( )

- Sơ đồ tính và biểu đồ momen:

- Chiều cao làm việc: h oII h oI  0,35 0,012 0,338(  mm)

- Momen quay quanh mặt ngàm II-II 2

 0,04.11,5.1,6.0,35 6 2

.10 888( )280

2904( )

- Làm lớp bê tông lót dày 100 (mm) B5 vữa xi măng cát

- Dùng cát hạt trung vừa làm đệm, rải thành từng lớp, lu đến độ chặt yêu cầu Đặc trưng đệm cát

dn

(kN/m 3 )

Lực dính

c (kN/

m 2 )

Góc ma sát trong

 ( o )

m 3 )

Môđun biến dạng

E o (kN/

m 2 )

Hệ số rỗng ban đầu

e o

W (%) W nh (%) W d (%)

.450

N F

m

- Móng chịu tải lệch tâm nên chọn đế móng hình chữ nhật và tăng diện tích móng lên

2' 1,2.1,65 1,98( )



tc tc tc

R R

R R

chênh lệch1,2 max.100% 360,1 337,3.100% 6%

tc tc

R R



1,4

d

l b

 Kết quả cơ lý của đất được thí nghiệm trực tiếp nên lấy k tc 1

  16 50' 16.8330  0 Tra bảng 3.2 t.28 (Tài liệu hướng dẩn Đồ án Nền và Móng –

 m hệ số điều kiện làm việc của nền (Á sét, B>0,5)  1 m 1 1,1

Nguyễn Văn Quảng)

1,1.1

(0,383.2.17,56 2,547.2,5.19, 2 5,172.4,5)1

4 Tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ hai:

 Kiểm tra đệm cát theo điều kiện biến dạng:

- Ứng suất do trọng lượng bản thân đất gây ra tại đáy móng:

h i chiều dày lớp phân tố thứ i

- Chia đất nền dưới đáy móng thành nhiều lớp nhỏ với chiều dày 0,2.b0,2.1,4 0,28( ) m

Bảng kết quả tính lún

Lớp đất Điểm Độ sâu z (m) l/b 2z/b k o zi gl (kN /m 2 ) bt (kN/m 2 )

Á sét

217,56(kN m/ )

 

22089( / )

 

235000( / )

Á sét

217,56(kN m/ )

 

22089( / )

 

24195( / )

ỨNG SUẤT GÂY LÚN

& ỨNG SUẤT DO TRỌNG LƯỢNG BẢN THÂN

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

186,6 160,2 126,1 108,7

73,5 57,1 44,9 43,8 36,2 29,7 24,7 20,8 17,9 15,4 13,5 11,8 10,2 9,3 88,2

85,3 82,4 79,5 76,6 73,7 70,8 67,9 65 62,1 59,2 56,7 56 51,1 46,2 41,3 39,2 36,3 31,326,3

96

5 Kiểm tra kích thước đế móng theo trạng thái giới hạn thứ nhất:

 Xác định sơ bộ tiết diện cột:

- Thiết kế Bê tông móng B20 R b 11,5(MPa R); bt 0,9(MPa ); b 1

- Chiều cao sơ bộ của móng được chọn trong khoảng

( ) ( ).1,7 0,34 0, 425

5 4 l m  5 4   m

- Chọn h m 0,45( )m , a o 0,05( )m

chiều cao làm việc của móng h o 0,45 0,05 0,4( )  m

- Diện tích tiết diện ngang của cột được xác định theo công thức

3

2540.10

11,5

tt c

 Áp lực tính toán tại đáy móng:

xt

2 max 1 398,8 281,9

6 Tính tốn độ bền và cấu tạo mĩng:

Dùng thép AII cĩ R s 280(MPa)

- Sơ đồ tính và biểu đồ momen:

- Chiều cao làm việc h oI 0,4(mm)

ttmax = 398,8 (kN/m2)

 tt

1 = 281,9 (kN/m2)

MI= 123,4 (kN.m)

M

I

I

0,7 m

- Momen quanh mặt ngàm I-I: 1 2 2

.6

.1, 4.0,7 123, 4 6

21130( )

- Sơ đồ tính và biểu đồ momen:

- Chiều cao làm việc h oII h oI  0,01 0,4 0,01 0,39( )   m

- Momen quay quanh mặt ngàm II-II 2

II

MII= 78,6 (kN.m)

0,6 m

 0,026.11,5.1,7.0,39 6 2

.10 708( )280

2785( )

3 Xác định sơ bộ độ sâu đăt đài cọc:

Vậy độ sâu chơn mĩng là h= 1+0,5 (tơn nền)= 1,5 (m)

- Cote 0,000 được tính cao hơn mặt đất thiên nhiên 0,500 (m)

- Đáy đài đặt tại cote -1,500 (m)

- Làm lớp Bêtơng lĩt vữa xi măng cát B5 dày 100

- Cọc được hạ bằng phương pháp ép

- Cắm cọc vào lớp đất cát mịn, chặt vừa

4 Chọn cọc bê tơng cốt thép:

- Loại cọc: vuơng , tiết diện 300x300 (mm).

- Chiều dài cọc C1= 0,5+2+5+10+4,5=22(m) Dùng 2 cọc dài 11 (m) và 11 (m)

- Chiều dài tính tốn của cọc 100( ) ngàm vào đài cọc

Sơ đồ tính và biểu đồ moment

khi vận chuyển

0,207.L

L

0,207.L

M= 0,0214.L 2

- Khi cẩu lắp:

*Nhận xét:

 Trường hợp cẩu lắp gây ra moment lớn nhất để thiết kế cho cả cọc

 Bố trí mĩc cẩu cách đầu cọc một đoạn0, 294.l0, 294.11000 3250( mm)

- Tính tốn cốt thép cho cọc:

20,0432.3,6.11 18,8

- Thép làm mĩc cẩu dùng thép dẻo cĩ Rs = 210(MPa)

- Lực kéo trong mĩc cẩu được lấy bằng nữa trọng lượng cọc :

s s

Sơ đồ tính và biểu đồ moment

khi cẩu lắp

L

0,294.L

- Chiều dài đoạn neo: ( ).

'

s

b an

R

R l

14,5250( )

Chiều dài tính toán: l.l o 0,5.20 10( ) m

Đường kính tương đương 4. 2 4.0,32 0,339( )

 m R hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc  đất cát mịn m R 1,1

 m f hệ số điều kiện làm việc của đất xung quanh cọc

(Bảng A.3 TCVN 205-98)

 f si: ma sát bên giữa cọc và đất (Bảng A.2 TCVN 205-98 )

 q p: cường độ chịu tải ở mũi cọc (Bảng A.1 TCVN 205-98 )

 A p 0,3.0,3 0,09( ) m2 diện tích tựa lên đất của cọc

 u4.0,3 1,2( ) m chu vi tiết diện ngang

2

1.(1,1.3380.0,3 1,2.801,4)1296,3( / )

- Dự kiến số cọc trong mĩng từ (6 10) cọc   k tc 1,65

- Sức chịu tải cho phép của cọc đơn theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền

a1 1296,3 785,6( )

1,65

tc tc

78

5.3 Sức chịu tải theo chỉ tiêu cường độ của đất nền:

 góc ma sát trong

(Hạ cọc bằng phương pháp ép tĩnh) lực dính

a a

785, 6

969,9( / )(3 ) (3.0,3)

chọn số cọc n  vì mĩng cịn chịu tác dụng của moment và lực xơ ngang c 6

 Bố trí cọc:

- Khoảng cách giữa các tâm cọc a3.d 3.0,3 0,9( ) m

- Khoảng cách từ mép đài đến tâm cọc biên là 0,7.d 0,7.0,3 0,21( ) m  lấy 0,25 (m)

- Khoảng cách từ mép đài đến mép cọc 0,1 (m)

- Diện tích tiết diện ngang của cột được xác định sơ bộ theo cơng thức:

3

23300.10

11,5

tt c

b

N

R

- Chọn tiết diện cột F cb l c c 500.650 325000( mm2)

- Giả thiết chiều cao đài h d 0,7( )m

 Kiểm tra lực truyền xuống cọc:

- Diện tích đáy đài thực tế : Ad  1,7.2,3 3,91(  m2)

- Trọng lượng của đài cọc và đất trên đài cọc thực tế :

M

- Lực truyền xuống dãy cọc biên(1, 3, 4, 6) được xác định như sau:

max min

max max

.

i i

N M y N

2 5

3429

571,5( )6

N  n  A l   kN

cọc

cọc khơng vượt quá giá trị sức chịu tải tính tốn của cọc trên đất

N kN > 0 : khơng cần xét trường hợp cọc chịu tải trọng nhổ cọc

7 Tính tốn nền theo trạng thái giới hạn thứ nhất:

 Kiểm tra áp lực tác dụng lên nền đất của mĩng khối quy ước:

i

h h

17 15'

4,3 4

 Trọng lượng mĩng khối quy ước:G G G G 1 2 3

- Trọng lượng lớp đất từ đế đài trở lên:

tc tc

kN m

kN m

kN m

- Áp lực tiêu chuẩn của đất dưới đáy móng khối quy ước:

1 2(1,1 . 1,1 ' 3 )

 Kết quả cơ lý của đất được thí nghiệm trực tiếp nên lấy k tc 1

  28 38'o Tra bảng 3.2 t.28 (Hướng dẫn Đồ án Nền và Móng – GS.TS Nguyễn Văn

R R

8 Tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ hai

1 17,56.3,5 10,34.5 9, 41.10 9,62.4,5 250, 6( / )

 h i chiều dày lớp phân tố thứ i

 Chia đất nền dưới đáy móng khối quy ước thành từng lớp nhỏ với chiều dày từng lớp0,2.B0,2.4,8 0,96( ) m

Bảng kết quả tính toán Lớp đất Điểm Độ sâu z (m) L/B 2z/B ko zi gl (kN /m 2 ) bt (kN/m 2 )

29,62(kN m/ )

 

26836( / )

S S gh thỏa mãn điều kiện lún tuyệt đối.

12340

a

d

114,3110,1993,1571,8954,06

255,4264,8

ỨNG SUẤT GÂY LÚN

& ỨNG SUẤT DO TRỌNG LƯỢNG BẢN THÂN

MÓNG CỌC C1

btzi

glzi

 Kiểm tra chiều cao đài cọc:

- Thiết kế bê tông đài cọc B25 14,5( )

1,05( )

b bt

9 Tính toán và bố trí cốt thép: sử dụng cốt thép AII có R s 280(MPa)

 Theo phương cạnh dài:

- Sơ đồ tính và biểu đồ momen:

- Chiều cao làm việc của đài cọc: 0,1 0,7 0,1 0,022 0,589( )

MI= 695,8 (kN.m)

I

I

   1 1 2. m  1 1 2.0,081 0,085 

.10 4407( )280

24560( )

- Sơ đồ tính và biểu đồ momen:

- Chiều cao làm việc của đài cọc: h oII h oI  0,589 0,022 0,567( )  m

- Momen quanh mặt ngàm II-II:

24180( )

MII= 600,2 (kN.m)

o min

Vậy độ sâu chơn mĩng là h= 2(m) (gồm 1,5(m) đất tự nhiên, 0,5(m) đất tơn nền)

- Cote 0,000 được tính cao hơn mặt đất thiên nhiên 0,500 (m)

- Đáy đài đặt tại cote -2,000(m).

- Làm lớp Bêtơng lĩt vữa xi măng cát B5 dày 100

- Cọc được hạ bằng phương pháp ép

- Cắm cọc vào lớp đất cát mịn, chặt vừa

4 Chọn cọc bê tơng cốt thép:

- Loại cọc: vuơng , tiết diện 300x300 (mm).

- Chiều dài cọc C2= 0,5+1,5+5+10+5= 22 (m) Dùng 2 cọc dài 11 (m)

- Chiều dài của cọc 100( ) ngàm vào đài cọc

Sơ đồ tính và biểu đồ moment

khi vận chuyển

0,207.L

L

0,207.L

M= 0,0214.L 2

- Khi cẩu lắp:

*Nhận xét:

 Trường hợp cẩu lắp gây ra moment lớn nhất để thiết kế cho cả cọc

 Bố trí mĩc cẩu cách đầu cọc một đoạn0, 294.l0, 294.11000 3250( mm)

- Tính tốn cốt thép cho cọc:

20,0432.3,6.11 18,8

- Thép làm mĩc cẩu dùng thép dẻo cĩ Rs = 210(MPa)

- Lực kéo trong mĩc cẩu được lấy bằng nửa trọng lượng cọc :

s s

R

R l

Sơ đồ tính và biểu đồ moment

khi cẩu lắp

L

0,294.L

210(1,2 11).12 341( )

14,5250( )

5 Xác định sức chịu tải của cọc:

5.1 Sức chịu tải theo vật liệu làm cọc:

Chiều dài tính toán: l.l o 0,5.19,5 9,75( ) m

Đường kính tương đương

 m R hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc  đất cát mịn m R 1,1

 m f hệ số điều kiện làm việc của đất xung quanh cọc

 f si: ma sát bên giữa cọc và đất (Bảng A.2 TCVN 205-98 )

 q p: cường độ chịu tải ở mũi cọc (Bảng A.1 TCVN 205-98 )

 A p 0,3.0,3 0,09( ) m2 diện tích tựa lên đất của cọc

 u4.0,3 1,2( ) m chu vi tiết diện ngang

- Dự kiến số cọc trong mĩng từ (6 10) cọc   k tc1,65

- Sức chịu tải cho phép của cọc đơn theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền

78

5.3 Sức chịu tải theo chỉ tiêu cường độ của đất nền:

 góc ma sát trong

(Hạ cọc bằng phương pháp ép tĩnh) lực dính

805,1

994( / )(3 ) (3.0,3)

chọn số cọc n  vì mĩng cịn chịu tác dụng của moment và lực xơ ngang c 6

 Bố trí cọc:

- Khoảng cách giữa các tâm cọc a3.d3.0,3 0,9( ) m

- Khoảng cách từ mép đài đến tâm cọc biên là 0,7.d0,7.0,3 0,21( ) m  lấy 0,25 (m)

- Khoảng cách từ mép đài đến mép cọc 0,1 (m)

- Diện tích tiết diện ngang của cột được xác định sơ bộ theo cơng thức:

3

22700.10

11,5

tt c

O

x

y

 Kiểm tra lực truyền xuống cọc:

- Diện tích đáy đài thực tế : Ad  1,4.2,3 3,22(  m2)

- Trọng lượng của đài cọc và đất trên đài cọc thực tế :

M

- Lực truyền xuống dãy cọc biên(1, 3, 4, 6) được xác định như sau:

max min

max max

.

i i

N M y N

N  n  A l   kN

maxtt tt 634 54,5 688,5( ) a1 805,1( )

cọc

cọc khơng vượt quá giá trị sức chịu tải tính tốn của cọc trên đất

N kN > 0 : khơng cần xét trường hợp cọc chịu tải trọng nhổ

7 Tính tốn nền theo trạng thái giới hạn thứ nhất:

 Kiểm tra áp lực tác dụng lên nền đất của mĩng khối quy ước:

1

.

11 30'.1,5 16 50'.5 13 30'.10 28 38'.5

17 39' 1,5 5 10 5

i

h h

17 39'

4,4 4

 Trọng lượng mĩng khối quy ước:G G G G 1 2  3

- Trọng lượng lớp đất từ đế đài trở lên:

  28 38'o Tra bảng 3.2 t.28 (Hướng dẫn Đồ án Nền và Móng – GS.TS Nguyễn Văn

Quảng)

32.20 1,5.17,56 5.10,34 10.9,41 5.9,62

R R

8 Tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ hai:

 Kiểm tra lún: độ lún của nền móng được tính theo độ lún của nền khối móng quy ước có mặt

1 17,56.3,5 10,34.5 9, 41.10 9,62.5 255, 4( / )

 h i chiều dày lớp phân tố thứ i

 Chia đất nền dưới đáy móng khối quy ước thành từng lớp nhỏ với chiều dày từng lớp0,2.B0,2.4,5 0,9( ) m

Bảng kết quả tính toán Lớp đất Điểm Độ sâu

z (m) L/B 2z/B ko zi gl (kN /m 2 ) bt (kN/m 2 )

Cát mịn

29,62(kN m/ )

 

26836( / )

- Phạm vi gây lún lấy tới điểm 4 cĩ bt 5 gl

ỨNG SUẤT GÂY LÚN

& ỨNG SUẤT DO TRỌNG LƯỢNG BẢN THÂN

MÓNG CỌC C2

btzi

glzi

 Kiểm tra chiều cao đài cọc:

- Thiết kế bê tông đài cọc B25 14,5( )

1,05( )

b bt

9 Tính toán và bố trí cốt thép: sử dụng cốt thép AII có R s 280(MPa)

 Theo phương cạnh dài:

- Sơ đồ tính và biểu đồ momen:

- Chiều cao làm việc: 0,1 0,75 0,1 0,022 0,639( )

- Số lượng  sI 4493380 11,8

s

A n

24560( )

- Sơ đồ tính và biểu đồ momen:

- Chiều cao làm việc: h oII h oI  0,014 0,639 0,014 0,625( )   m

- Momen quanh mặt ngàm II-II:

21848( )

MII= 319,7 (kN.m)

M