tính toán nền móng đồ án công trình trung tâm công nghệ quốc tế Hà Nội - HITC

tính toán nền móng đồ án công trình trung tâm công nghệ quốc tế Hà Nội - HITC

đề tài : trung tâm công nghệ quốc tế hà nội

Chơng 7: tính toán nền móng7.1 Số liệu địa chất

7.1.1 Vị trí địa hình :

Công trình : " Trung tâm công nghệ quốc tế Hà Nội - HITC ", nằm trên địa bàn Quận Cầu Giấy – Thành phố Hà Nội

7.1.1 Điều kiện địa chất công trình

Theo "Báo cáo kết quả khảo sát địa chất công trình , giai đoạn phục vụ thiết kế và bản

vẽ thi công” Khu đất xây dựng tơng đối bằng phẳng đợc khảo sát bằng phơng pháp khoan xuyên tiêu chuẩn SPT Từ trên xuống dới gômg các lớp đất có chiều dày ít thay

đổi trong mặt bằng và có trị số trung bình nh sau :

Lớp 1 : đất lấp dày trung bình 1,0 m

Lớp 2 : sét dày trung bình 3,3 m

Lớp 3 : cát pha dày trung bình 3,8 m

Lớp 4 : sét pha dày trung bình 5,2 m

Lớp 5 : cát bụi dày trung bình 4,5 m

Lớp 6 : sét pha dày trung bình 5,0 m

Lớp 7 : cát pha dày trung bình 5,8 m

Lớp 8 : sét pha dày trung bình 6,2 m

Lớp 9 : cát hạt trung chiều dày cha kết thúc trong phạm vi hố khoan sâu 45 m

Mực nớc ngầm xuất hiện ở độ sâu - 6,5 m kể từ mặt đất

P L

W W

W W I

IL=0,45 => đất ở trạng thái dẻo cứng

E = 7500KPa => đất trung bình

3 Lớp 3 :

Cát pha dày trung bình 3,8 m ,

97 , 0 25 31

25 8 ,

P L

W W

W W I

Đất ở trạng thái dẻo nhão

E = 7800KPa => đất trung bình

P L

W W

W W I

Đất ở trạng thái dẻo cứng

E = 9000KPa đất tơng đối tốt

P L

W W

W W I

Đất ở trạng thái dẻo cứng

đề tài : trung tâm công nghệ quốc tế hà nội

P L

W W

W W I

Đất ở trạng thái nửa cứng

5 , 11

P L

W W

W W I

Đất ở trạng thái dẻo cứng

16 01 , 0 1 4 , 26 1 ) 01 , 0 1 (

=

− +

Tra bảng TCXD 45 – 78 đối với công trình khung BTCT có tờng chèn ta đợc : ∆S = 0,001, Sgh = 0,08 m

7.3 Thiết kế móng dới cột trục B : móng M1

7.3.1 Xác định cặp nội lực tính toán chân cột

Giá trị nội lực chân cột đợc xác định khi chạy khung K7 bằng phần mềm kết cấu SAP,

đợc xác định tại cốt đỉnh đài – 1,0 m so với cốt khảo sát

) ( 836 , 26

) ( 756 , 56

) ( 839 , 778

0

0

0

T Q

Tm M

T N

Tải trọng tính toán ở đỉnh móng phải cộng thêm trọng lợng các kết cấu nh cột tầng 1 trục B , dầm giằng và trọng lợng tờng trên móng

Trọng lợng bản thân cột tiết diện 55 x 75 cm , cao 3,1 m

) ( 517 , 3 1 , 1 5 , 2 1 , 3 75 , 0 55 ,

N tt

Trọng lợng bản thân dầm móng , kích thớc b x h = 40 x 80 cm , có cốt đỉnh dầm là - 1,0 m so với cốt khảo sát

) ( 48 , 7 1 , 1 5 , 2 5 , 8 8 , 0 4 ,

35 , 3 22 , 0 75 , 0 33 , 0

) ( 756 , 56

) ( 406 , 806

0

0

0

T Q

Tm M

T N

7.3.2 Lựa chọn đờng kính cọc và vật liệu làm cọc

Chọn cọc khoan nhồi đờng kính D = 0,8 m, diện tích tiết diện ngang :

2 2

503 , 0 4

8 , 0 14 , 3 4

.

m D

Vật liệu làm cọc :

+ Bê tông M300 có Rb = 130 KG/cm2 ; Eb = 2,9.105 KG/cm2

+ Cốt dọc lồng thép dùng 16φ20 thép AII, Ra = 2800 KG/cm2

+ Cốt đai dùng đai φ8 thép AI, bớc đai 150

+ Bê tông đài cọc mác 300, thép chịu lực của đài dùng AIII có:

Ra = R’a = 3600 KG/cm2

7.3.3 Xác định sức chịu tải của cọc

7.3.3.1 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc

PVL = ϕ( m1.m2.Rb.Fb + Ra.Fa )Trong đó :

+ ϕ là hệ số uốn dọc, ϕ = 1,0

+ m1 : là hệ số điều kiện làm việc

Với cọc đợc nhồi bêtông theo phơng thẳng đứng m1 = 0,85

+ m2 : là hệ số điều kiện làm việc, kể đến ảnh hởng của phơng pháp thi công cọc Khi thi công cọc trong các loại đất cần dùng ống chèn và đổ bê tông dới huyền phù sét m2

= 0,7

PVL = 1.[0,85.0,7.130.0,503.(100)2 + 2800.50,27] = 529827 KG

PVL = 5298 KN

đề tài : trung tâm công nghệ quốc tế hà nội

7.3.3.2 Sức chịu tải của cọc tính theo SPT

Trong đó : u = π.D = 3,14.0,8 = 2,51 m, α = 15 đối với cọc khoan nhồi

N : là số SPT của đất ở chân cọc, F : là diện tích tiết diện chân cọc

Ns : là số SPT của các lớp đất rời trên chiều dài Ls

cu : là lực dính không thoát nớc trung bình của các lớp đất dính trên chiều dài Lc

KN T

,

435

} 51 , 2 ] 8 2 , 6 20 0 , 5 15 2 , 5 20 8 , 3 26 3 , 1 ) 2 , 1 50 5 , 4 23 (

2 , 0 [ 503 , 0 50

+ +

+ +

N F

tb tt

tt

γtb : trị trung bình của trọng lợng riêng đài cọc và đất bên trên đài cọc γtb= 20KN/m3

h : độ sâu đặt đáy đài Giả thiết chiều cao đài hđ = 2m ta có : h = 2 + 0,2 = 2,2 m

( Trong đó 0,2 là bề dày sàn gara )

n : hệ số vợt tải = 1,1

2

99 , 12 1 , 1 2 , 2 20 9 , 755

−

=Trọng lợng của đài và đất trên đài :

KN h

F n

Số lợng cọc sơ bộ :

) ( 25 , 2 4354

36 , 857 8064

P

N N n

x

tt d tt

Lấy số cọc là n’c = 3 vì móng chịu tải lệch tâm nhỏ

d c

b a

MNN

9 8 7 6 5 4 3 2 1

α = 5.313ο

-1.50 -4.50

-8.00 -9.60

4 , 4 24 , 1

h Q

M

M

tt

tt tt

tt

6 , 1157 2

3 , 242

673

.

0

= +

tt

c

tt tt

x

x

M n

N P

1 2

max min

max

.

22

min

max

6 ,1 8 , 0 2

6 ,1 6 ,

1157 3

9 ,

KN P

tt

tt

64 , 2826

31 , 3791 min

đề tài : trung tâm công nghệ quốc tế hà nội

Hình 7.3 Khối móng quy ớc

0

8 7 6 5 4 3 2 1

8 8 7 7 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1

1

25 , 21 2

, 1 2 , 6 8 , 5 0 , 5 5 , 4 2 , 5 8 , 3 2

2 , 1 38 2 , 6 24 8 , 5 22 0 , 5 18 5 , 4 28 2 , 5 17 8 , 3 15

+ + + + + +

+ +

+ +

+ +

+

=

+ + + + + + +

+ +

+ +

+ +

II II

II II

II II

tb

tb

h h h h h h h h

h h

h h

h h

h h

ϕ

ϕ ϕ

ϕ ϕ

ϕ ϕ

ϕ ϕ

7.3.5.2 Xác định trọng lợng tiêu chuẩn của khối quy ớc

a, Trong phạm vi từ đế đài trở lên có thể xác định theo công thức :

N1tc =L M.B M h γtb = 9 , 37 9 , 37 2 , 2 20 = 5267 , 82KN

b, Trọng lợng các lớp đất và cọc trong phạm vi khối móng qui ớc :

+ Trọng lợng lớp sét trên mực nớc ngầm dày 2m, có trừ đi phần cọc choán chỗ:

đề tài : trung tâm công nghệ quốc tế hà nội

+ Mômen tiêu chuẩn tơng ứng trọng tâm đáy khối quy ớc :

2 , 1

05 , 37 36 , 268 3

, 1

56 , 567 05 , 37

7 , 7355

L

e B

L

N N

M

tc qu

tc tc

99 ,

487

24 ,

434

74 ,

541

37 ,

9

172 ,

0 6 1

37 ,

9 37 ,

9 42844

6 1

R = 1 2 γ + γ′ +

Trong đó:

Ktc = 1 vì các chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo số liệu thí nghiệm trực tiếp đối với đất

m1, m2 : là các hệ số tra theo bảng 3.1 (sách Hớng dẫn đồ án Nền móng).Ta có:

,

11

36

1 , 10 2 , 1 5 , 11 2 , 6 5 , 10 8 , 5 9 0 , 5 9 5 , 4 2 , 8 2 , 5 3 , 8 6 , 1 3 , 18 2 , 2 2 , 18 3 , 3

16

.

1

m KN

+ +

+ +

+ +

+

=

Kiểm tra :

KPa R

KPa R

tc tb

tc M

99 , 487 12

, 3523

74 , 541 73

, 4227 2

Vậy có thể ttính toán đợc độ lún của nền theo quan niệm nền biến dạng tuyến tính ờng hợp này đất nền từ chân cọc trở xuống có độ dày lớn, đáy của khối quy ớc có diện tích nhỏ nên ta dùng mô hình nền là nửa không gian biến dạng tuyến tính để tính toán

Tr-áp lực bản thân ở đáy khối móng quy ớc là :

2,6 5,10.

8,5

9.0,5 9.5,4 2,8.2 ,53 ,8.6,1 3,18.

2,2 2,18.

3,1 20.3 9

+

+ + +

+ +

đề tài : trung tâm công nghệ quốc tế hà nộisâu lớp này cha kết thúc trong hố khoan thăm dò 45 m, nên có thể coi độ lún đã tắt ngay tại chân khối móng quy ớc do vậy không cần kiểm tra điều kiện về lún

7.3.6 Tính toán độ bền và cấu tạo đài cọc

7.3.6.1 Xác định chiều cao đài cọc theo điều kiện chống đâm thủng :

Vẽ tháp đâm thủng : với chiều cao đài đã chọn là 2 m, cọc đợc ngàm vào đài 0,2m Tháp đâm thủng có đáy nằm trùm ra ngoài cọc, nh vây đài cọc luôn thoả mãn điều kiện

đâm thủng

Hình 7.4 Tháp đâm thủng 7.3.6.2 Tính toán cốt thép dọc chịu uốn

Bê tông đài cọc mác 300, Rn = 130 KG/cm2

Thép đài cọc dùng thép AIII có Ra = Ra’ = 3600 KG/cm2

Mômen tơng ứng với mặt ngàm I-I :

10 61 , 606

9 ,

iii iii

5 6 6 5 5

1 2

7

5 6 6

2

1 1

3

2 4

-37.5 -4.50

-2.50 -1.50

-1.50 -2.50

8

7 5

dùng 22φ18, khoảng cách giữa các thanh là a = 200mm, chiều dài mỗi thanh tuỳ theo

) ( 572 , 28

) ( 801 , 373

0

0

0

T Q

Tm M

T N

N tt

Trọng lợng bản thân dầm móng , kích thớc b x h = 40 x 80 cm , có cốt đỉnh dầm là - 1,0 m so với cốt khảo sát

đề tài : trung tâm công nghệ quốc tế hà nội

) ( 48 , 7 1 , 1 5 , 2 5 , 8 8 , 0 4 ,

35 , 3 22 , 0 75 , 0 33 , 0

) ( 572 , 28

) ( 402

0

0

0

T Q

Tm M

T N

7.4.2 Lựa chọn đờng kính cọc và vật liệu làm cọc

Để thuận tiện cho thi công ta chọn vật liệu và đờng kính cọc làm cọc nh móng M1

7.4.3 Xác định sức chịu tải của cọc .

Sức chịu tải của cọc đã đợc tính toán với móng M1 là :

N F

tb tt

tt

γtb : trị trung bình của trọng lợng riêng đài cọc và đất bên trên đài cọc γtb= 20KN/m3

h : độ sâu đặt đáy đài, h = 2 + 0,2 = 2,2 m

n : hệ số vợt tải = 1,1

2

74 , 8 1 , 1 2 , 2 20 9 , 755

1 , 6027

m

−

=Trọng lợng của đài và đất trên đài :

KN h

F n

Số lợng cọc sơ bộ :

) ( 52 , 1 4354

84 , 576 1 , 6027

P

N N n

x

tt d tt

h Q M M

tt

tt tt tt

730 2 08 , 172 72 , 285

.

0

= +

tt

c

tt tt

x

x

M n

N P

1 2

max min

2 ,1

730 2

9 , 6607

KN P

tt

tt

78 , 2999

12 , 3608 min

d c

b a

MNN

9 8 7 6 5 4 3 2 1

α = 5.313ο

-1.50 -4.50 -8.00 -9.60

8 8 7 7 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1

25 , 21 2

, 1 2 , 6 8 , 5 0 , 5 5 , 4 2 , 5 8 , 3 2

2 , 1 38 2 , 6 24 8 , 5 22 0 , 5 18 5 , 4 28 2 , 5 17 8 , 3 15 2

13

4

= +

+ + + + + +

+ +

+ +

+ +

+

=

+ + + + + + +

+ +

+ +

+ +

II II

II II

II II

tb

tb

h h h h h h h h

h h

h h

h h

h h

ϕ

ϕ ϕ

ϕ ϕ

ϕ ϕ

ϕ ϕ

Chiều cao của khối móng quy ớc : HM = 36 m

7.4.5.2 Xác định trọng lợng tiêu chuẩn của khối quy ớc

a, Trong phạm vi từ đế đài trở lên có thể xác định theo công thức :

N1tc =L M.B M h γtb = 9 , 37 8 , 12 2 , 2 20 = 4565 , 06KN

b, Trọng lợng các lớp đất và cọc trong phạm vi khối móng qui ớc :

+ Trọng lợng lớp sét trên mực nớc ngầm dày 2m, có trừ đi phần cọc choán chỗ:

đề tài : trung tâm công nghệ quốc tế hà nội+ Trọng lợng của lớp cát bụi dày trung bình 4,5m dới mực nớc ngầm, có trừ đi phần cọc choán chỗ:

tc 29743 , 5 36233 , 58

2 , 1

1 , 6027

33 3 , 150 2

, 1

4 , 429 33

=

Độ lêch tâm :

1 ,

L

e B

L

N N

M

tc qu

tc tc

23 , 476

61 , 438

85 , 513

) 079 ,

0 1

( 23 , 476 37

, 9

129 ,

0 6 1

12 , 8 37 , 9

58 , 36233

6 1

R = 1 2 γ + γ′ +

Trong đó:

Ktc = 1 vì các chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo số liệu thí nghiệm trực tiếp đối với đất

m1, m2 : là các hệ số tra theo bảng 3.1 (sách Hớng dẫn đồ án Nền móng).Ta có:

,

11

36

1 , 10 2 , 1 5 , 11 2 , 6 5 , 10 8 , 5 9 0 , 5 9 5 , 4 2 , 8 2 , 5 3 , 8 6 , 1 3 , 18 2 , 2 2 , 18 3 , 3

16

.

1

m KN

+ +

+ +

+ +

KPa R

tc tb

tc M

23 , 476 12

, 3523

85 , 513 73

, 4227 2

Vậy có thể tính toán đợc độ lún của nền theo quan niệm nền biến dạng tuyến tính

Tr-ờng hợp này đất nền từ chân cọc trở xuống có độ dày lớn Đáy của khối quy ớc có diện

tích nhỏ nên ta dùng mô hình nền là nửa không gian biến dạng tuyến tính để tính toán

áp lực bản thân ở đáy khối móng quy ớc là :

đề tài : trung tâm công nghệ quốc tế hà nội

2,6 5,10.

8,5

9.0,5 9.5,4 2,8.2 ,53 ,8.6,1 3,18.

2,2 2,18.

3,1 20.3 9

+

+ + +

+ +

7.4.6 Tính toán độ bền và cấu tạo đài cọc

7.4.6.1 Xác định chiều cao đài cọc theo điều kiện chống đâm thủng

Vẽ tháp đâm thủng : với chiều cao đài đã chọn là 2 m , cọc đợc ngàm vào đài 0,2m Tháp đâm thủng có đáy nằm trùm ra ngoài cọc, nh vây đài cọc luôn thoả mãn điiêù kiện chống đâm thủng:

6 6

5

3 4

-1.50 -2.50

-4.50

-37.5

-1.50 -2.50

-4.50

-37.5

a 6

Bê tông đài cọc mác 300, Rn = 130 KG/cm2

Thép đài cọc dùng thép AII có Ra = Ra’ = 3600 KG/cm2

Mômen tơng ứng với mặt ngàm I-I :

M1 = r1.Pmax = 1,2.360,81 = 432,97 Tm

Diện tích Fa đợc xác định theo công thức :

2 5

0

24 , 74 180 3600 9 , 0

10 97 , 432

9 ,

nh hình vẽ sau :

đề tài : trung tâm công nghệ quốc tế hà nội

Hình 7.10 Bố trí cốt thép M2