Công trình nhà hát múa rối TW Hà Nội, cao 16,8m gồm 5 tầng, kết cấu khung BTCT tường bao che bằng gạch chỉ dày 220

- Tất cả các móng đợc thông qua giằng , các giằng có tác dụng làm giảm độ lún lệch của từng móng , đồng thời cũng là giá đỡ cho tờng xây tầng 1.. Đánh giá tính chất xây dựng các lớp đất

I ĐáNH GIá ĐặC ĐIểM CÔNG TRìNH:

I ĐặC ĐIểM CÔNG TRìNH

- Công trình “ Nhà Hát Múa Rối TW Hà Nội ” đợc xây dựng tại thành phố Hà Nội

- Công trình cao 16,8 m gồm 5 tầng , kết cấu công trình là khung bê tông cốt thép

chịu lực , tờng bao che bằng gạch chỉ dày 220

- Mặt bằng xây dựng là khu đất tơng đối bằng phẳng , khô ráo Đây là điều kiện

thuận lợi trong quá trình thi công công trình

- Nền nhà đợc tôn cao so với cốt thiên nhiên 0,45 m Cốt nền nhà lấy bằng ±0.000

- Tất cả các móng đợc thông qua giằng , các giằng có tác dụng làm giảm độ lún lệch

của từng móng , đồng thời cũng là giá đỡ cho tờng xây tầng 1

chọn kích thớc giằng hxb =300 x220 (cm) ; hxb =600 x220 (cm)

- Tra bảng 16 TCXD 45 - 78 , Bảng 3 - 5 ( Sách hớng dẫn Đồ án Nền - Móng ) đối

với công trình nhà khung bê tông cốt thép có tờng chèn :

* Độ lún tuyệt đối giới hạn : Sgh = 0,08 m

* Độ lún lệch tơng đối giới hạn : ∆Sgh = 0,001

II ĐáNH GIá ĐIềU KIệN ĐịA CHấT CÔNG TRìNH

1 Địa Tầng:

Theo báo cáo kết quả khảo sát địa chất công trình: “ NHà HáT MúA RốI TW

Hà NộI ” giai đoạn phục vụ thiết kế thi công

Công trình đợc xây dựng trên khu đất tơng đối bằng phẳng, khảo sát bằng phơngpháp khoan thăm dò Từ trên xuống gồm các lớp đất chiều dày ít thay đổi trong mặtbằng:

Lớp 1: Đất lấp dày trung bình 0,8 m

Lớp 2: Sét pha dày trung bình 5,4 m

Lớp 3: Cát pha dày trung bình 7,6 m

Lớp 4: Cát hạt nhỏ chiều dày cha kết thúc ở độ sâu hố thăm dò 28m

2 Các chỉ tiêu cơ lý :

- Chỉ tiêu cơ lý và kết quả thí nghiệm hiện trờng của các lớp đất nh trong bảng 1

- Mực nớc ngầm ở độ sâu – 2,0 m so với cốt thiên nhiên Vì vậy đây là điều

kiện tốt cho việc thi công móng

h : cao trình mặt lớp đất Wp : giới hạn dẻo

E : môđun biến dạng tổng quát

Bảng II-1: Chỉ tiêu cơ lý của đất

TT Tên lớp đất Chiều dày

3 Cát pha 7,6 18,5 26,2 27,3 30 22 12,5 20 6140

Hỡnh 1:Truù ủũa chaỏt

3 Đánh giá tính chất xây dựng các lớp đất nền:

Lớp 1: Đất lấp có chiều dày trung bình 0,8 m, lớp đất này yếu, có sức chịu tảikém, không đủ khả năng chịu lực để làm nền công trình

Lớp 2: Sét pha có chiều dày trung bình 5,4 m Tính độ sệt của đất:

715 , 0 2 , 26 3 , 41

2 , 26 0 ,

P L

W W

W W I

, 17

) 37 01 , 0 1 ( 0 , 26 1 ) 01 , 0 1 (

=

−

ì +

ì

=

−

ì +

Ε = 5530 KPa 3 0

3 γ= 18,5 KN/mCAÙT PHA

3

γ = 8,85 KN/m 3 ủn

Ε = 6140 KPa 3 0

4 CAÙT HAẽT NHOÛγ= 18,4 KN/m

3

γ = 9,368 KN/m 3 ủn

Ε = 9850 KPa 3 0

Lớp 3: Cát pha có chiều dày trung bình 7,6 Lớp này nằm dới mực nớc ngầm nên taphải kể đến γđn

Tính hệ số rỗng của đất :

22 30

22 3 ,

P L

W W

W W I

83 , 0 1 2

, 18

) 3 , 27 01 , 0 1 ( 2 , 26 1 ) 01 , 0 1 (

=

−

ì +

ì

=

−

ì +

e

n s

) 0 , 22 01 , 0 1 ( 3 , 26 1 ) 01 , 0 1 (

=

−

ì +

ì

=

−

ì +

10 3 , 26

Dựa vào kết quả nội lực khung K-2 trục 6 và mặt bằng kiến trúc tầng 1, ta chọn:+ Móng M1 trục A: móng đơn bê tông cốt thép

+ Móng M2 trục C và D: Vì khoảng cách giữa hai trục tim cách nhau 2,1 m nên tachọn móng hợp khối bê tông cốt thép

2 Giải pháp mặt bằng móng:

Mặt bằng kiến trúc tầng 1 có dạng hình chữ nhật, phân thành một đơn nguyên

Bố trí dầm giằng móng công trình có tác dụng giữ ổn định cho khung về vị trí,kích thớc, kết cấu theo phơng ngang và phơng dọc nhà, giảm sự lún không đều giữacác móng và chịu đợc tải trọng của tờng bao che Cốt giằng móng đặt tại cos –0,45mChọn giằng móng (bxh) = (22 x 30) cm, bố trí theo các phơng ngang và phơngdọc nhà (bxh) = (22 x 60 )cm

IV.THIếT Kế MóNG DƯớI CộT TRụC A (MóNG M1)

1.Xác định nội lực truyền xuống móng:

Theo bảng tổ hợp nội lực, ta đợc nội lực lớn nhất tại tiết diện chân cột:

22 , 106

0tt = −

84 , 5

0tt = −

57 , 2

0tt = −

Nh đã chọn ở phần giải pháp nền móng, đế móng đặt vào lớp đất thứ 2 (sét phadẻo mềm) sâu 1,0 m so với điểm cuối lớp đất 1 Vậy ta có độ sâu chôn móng: h =1,8m so với cốt nền sàn Garaxe(-0,45m)

Vì khi tổ hợp nội lực ở khung ta cha tính trọng lợng cột tầng 1, dầm giằng móng

và tờng xây tầng 1 nên khi tính toán phần nội lực N cho móng ta phải cộng thêm cáctải nói trên

857 , 108

0tt = −

84 , 5

0tt = −

57 , 2

0tt = −

Tải trọng tiêu chuẩn tai đỉnh móng: (n = 1,2)

71 , 90 2

, 1

857 , 108

0

n

N N

tt

866 , 4 2

, 1

84 , 5

0

0 = = − = −

n

M M

tt

14 , 2 2

, 1

57 , 2

0

0 = = − = −

n

Q Q

tt

2.Tính toán cờng độ của đất

+ Chọn độ sâu h = 1,8m so với cos –0,45m của mặt nền Gara mô tô, h=2,25m

so với cốt ± 0.000 Đế móng cách mặt nớc ngầm 0,2m Nh vậy đặt đế móng tronglớp đất sét pha dẻo mềm

+ Ap dụng công thức

- Cờng độ tính toán cảu đất nền ở đáy móng

)

.

.(

1

II II

II tc

C D h

B b

A K

m m

II =

γ : Trọng lợng thể tích của đất nằm trực tiếp dới đáy móng

3 ' 17 , 28KN/m

γ

=

0 , 1 8 , 0

9 , 17 0 , 1 5 , 16 8 , 0

+

C II Lực dính của đất nằm trực tiếp dới đáy móng C II =25Kpa

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

Với R = 188,51 KN/m2

chọn lớp đất này làm nền móng công trình

3.Xác định sơ bộ kích thớc đáy móng

Giả thiết chiều cao móng hm = 0,75 m,

độ sâu chôn móng h = 1,8 m so với cos –0,45m

1 , 907

588 , 2 2 , 1

04 , 8 2 ,

tc tc

N

hm Q

M + = 48,66907+21,14,4.0,75 = 0,07m

Ap lc ti#u chun t#i ##y mng

Ptcmax,min = ) 20 1 , 8

0 , 3

07 , 0 6 1 (

5 , 2 0 , 3

14 , 907

Ptcmax,min = ) 20 1 , 8

8 , 2

07 , 0 6 1 (

4 , 2 8 , 2

14 ,

5) Kiểm tra điều kiện biến dạng

ứng suất gây lún tại đáy móng

KPa h

P tc i i tb

8 , 2

2

KPa h

Bảng IV-1: ứng suất bản thân và ứng xuất gây lún

Tên lớp đất Điểm Độ sâu z(m)

σ

(KPa)

bt zi

σ9 = 11 , 64 ≤ 0 , 2 = 0,2.73,76 = 14,75 Kpa

⇒Ta lấy giới hạn ở nền độ sâu 5,0 m kể từ đáy lớp lót bê tông

h S

1

8,

S

039,0)6,0)2

61,112

55,14(6140

8,0)6,0)2

55,

52,137(2,0)2

52,1372

9,139

79,74 51,9

35,95 25,74

Trọng lợng của móng và đất trên bậc không làm cho móng bị uốn và không gây ralực đâm thủng móng nên không kể đến

áp lực ở đế móng:

) 8 , 2

07 , 0 6 1 ( 8 , 2 4 , 2

857 , 108 ) 6 1 (

0 min

b

N p

tt tt

28 , 186

maxtt =

69 , 137

mintt =

985 , 161 2

69 , 137 28 , 186

P

x

tt tt

)2,18,2()69,13728,186

=

KPa P

x

p1tt = + mintt = 27,76+137,69=165,45 kPab)Xác định chiều cao làm việc của móng

Vậy chiều cao làm việc của móng là: h0 = 0,715 m

7 Kiểm tra chiều cao làm việc của móng theo điều kiện đâm thủng

+ ¸p lùc tÝnh to¸n trung b×nh trong ph¹m vi diÖn tÝch g©y ®©m thñng:

) (

2

2

min 1

tt tt

c tt

l

l h l P

KPa

p tt (186,28 137,69) 178,293

8,2.2

4,0715,0.28,269,137

'

KPa p

p

p

tt tt

tt

2

293 , 178 28 , 186 2

' 1

=

Lùc g©y ®©m thñng:

KN F

b

h c 2 0 , 715 0 , 3 1 , 73 2 , 4

m h

3 , 309 6

) 45 , 165 28 , 186 2 ( 2 , 1 4 , 2 6

) 2

L b

DiÖn tÝch cèt thÐp chÞu m« men MI:

48 , 18 2800 715

, 0 9 , 0

10 3 , 309

9 , 0

R h

80 2400 1

17

) 15 25 ( 2

b

2

3 , 0 4 , 2

−

=

02 , 250 6

98 , 161 98 , 161 2 05 , 1 8 , 2 6

2

tt tb II

P p B

l

DiÖn tÝch cèt thÐp chÞu m« men MII:

2 , 15 2800 703

, 0 9 , 0

10 02 , 250

9 , 0

R h

80 2800 1

20

) 2

10 10 25 ( 2

−

+ +

ị8 a150

17ị12 a140

GIAẩNG MOÙNG

1 3ị25

3

20ị10 a140

2

17ị12 a145

1 Xác định nội lực truyền xuống móng:

Theo bảng tổ hợp nội lực, ta đợc nội lực lớn nhất tại tiết diện chân cột:

1,2,3,5 -1214,3 -50,2 -12,3 -947,9 -82,96 -35,1

Nh đã chọn ở phần giải pháp nền móng, đế móng đặt vào lớp đất thứ 2 (sét pha dẻomềm) Vậy ta chọn độ sâu chôn móng: h= 1 , 8mso với cos nền nhà xe –0,45m

Vì khi tổ hợp nội lực ở khung ta cha tính trọng lợng cột tầng 1, dầm giằng móng

và tờng xây tầng 1 nên khi tính toán phần nội lực N cho móng ta phải cộng thêm cáctải nói trên

Các trọng lợng cần tính thêm:

+ Trọng lợng cột tầng 1:

Cột trục C:

0,3 x 0,5 x (5,05-0,7) x 2,5x 1,1 = 1,79T Cột trục D:

2 , 7 ( 1 , 1 5 , 2 6 , 0 22 ,

2

1 , 2 2

4 , 5 ( 1 , 1 5 , 2 6 , 0 22 ,

N = -1189,5 KN

tt o

M = 108,1 KN

tt o

Q = 44,1 KN

Trục D :

tt o

N = -1053,0 KN

tt o

M = 73,2 KN

tt o

Q = 23,2 KN

- Gọi x1 là khoảng cách trọng tâm từ cột trục C đến điểm đặt của hợp lực

⇔ 1053,0.(2,38 – x) = 1189,5.x

⇒ 2506,19 = 2242,52.x

⇒ x1 = 1,117m

5 , 2242 )

0 , 1053 5

, 1189 (

N = -1263,6 KN

tt o

M = -50,2 KN

tt o

Q = -12,3 KN

Trục D :

tt o

N = -993,95 KN

tt o

M = -82,96 KN

tt o

Q = -35,1 KN

- Gọi x2 là khoảng cách trọng tâm từ cột trục C đến điểm đặt của hợp lực

⇔ 993,95.(2,38 – x) = 1263,6.x

⇒ 2365,6 = 2257,5.x

⇒ x2 = 1,047m

55 , 2237 )

95 , 993 6 , 1263 (

II

tt I

⇔ 2242,5.(0,07 – x) = 2237,55.x ⇒ 156,975 = 4480,07.x2

⇒ x2 = 0,035m Vậy khoảng cách điểm O cách trọng tâm trục C là :

tt

M + + = 108,1 + 73,2 +82,97 = 264,27KNmTrong đó : { = ttì

76,18682

,1

52,22422

,1

27,2642

,1

01

08 , 56 2 , 1

3 , 67 2 , 1

II

M2 (1,08-1,047) = 2237,55.0,033= 73,83 }

tt 0

5,18642

,1

5,22372

,1

9,2062

,1

02

44 , 39 2

, 1

33 , 47 2

, 1

- Nh vậy , đế móng đặt trong lớp thứ 2 lớp đất sét pha dẻo mềm

- Giả thiết chiều rộng đế móng là b = 2,8 m Độ sâu chôn móng 1,8m so với

m m (A.b.γ +B.h.γ +D.C ) K

Trong đó :

-m1 = 1,1: Hệ số điều kiện làm việc của nền,vì sét pha dẻo mềm có IL=0,715 > 0,5-m2 = 1,0: Hệ số điều kiện làm việc của công trình, vì công trình kết cấu là nhàkhung bê tông cốt thép thuộc sơ đồ kết cấu mềm

- Ktc = 1,0: hệ số tin cậy, vì các chỉ tiêu cơ lý đợc xác định trực tiếp đối với đất nền

- '

II

γ : trọng lợng thể tích trung bình của đất kể từ đáy móng trở lên

17 , 28

0 , 1 8 , 0

9 , 17 0 , 1 5 , 16 8 , 0

γ

- CII : lực dính của đất nằm trực tiếp dới đáy móng CII = 25 Kpa

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

=

ì +

ì

ì +

76 , 1868

m h

R

N F

55,14

5 Kiểm tra điều kiện áp lực tiêu chuẩn ở đế móng

Giả thuyết chọn chiều cao làm việc của móng là hm = 0,75m

- áp lực tiêu chuẩn dới đáy móng đợc tính theo công thức:

75,008,563,220

tc

N

h Q M N

M

6,4

14,061(8,26,4

76,1868

min max

maxtc =

48 , 156

mintc =

863 , 185 2

48 , 156 69 , 205 2

min

tc tb

P P

+ Kiểm tra điều kiện áp lực theo công thức

Pmaxtc <1,2.R⇔ 205,69Kpa < 1,2.R = 1,2.190,048 = 228,05 KPa

ptc

tb = 185,863 KPa < R = 190,048 KPaVậy thoả mãn điều kiện áp lực, chọn kích thớc đế móng lxb =(4,6x2,8)m

Tổ hợp 1,2,3,5 :

5,1864

75,044,394,172

tc

N

h Q M N

M

6,4

108,061(8,26,4

5,1864

min max

maxtc =

36 , 160

mintc =

73 , 180 2

36 , 160 1 , 201 2

min

tc tb

P P

+ Kiểm tra điều kiện áp lực theo công thức

Pmaxtc <1,2.R⇔ 201,1Kpa < 1,2.R = 1,2.190,048 = 228,05 KPa

ptc

tb = 180,73 KPa < R = 190,048 KPaVậy thoả mãn điều kiện áp lực, chọn kích thớc đế móng lxb =(4,6x2,8)m

So sánh ta thấy cả hai điều kiện đều thõa mãn Nh vậy cấu tạo móng thõa mãn về

điều kiện áp lực

6 Tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ 2 :

- Kiểm tra kích thớc đế móng theo

điều kiện biến dạng của nền

Theo quy phạm qui định dùng phơng

σ =P -σ

MNN

SEÙT PHA 3

- ứng suất bản thân tại đáy móng :

i i

bt h

z= =∑γ h

σ = 0,8.16,5+1,0.17,9 = 31,1 Kpa

gl z=0

Kết quả tính ứng suất gây lún và ứng suất bản thân đợc lập thành bảng sau :

Tên lớp đất Điểm Độ sâu z(m)

σ

(KPa)

bt zi

08,

Ε = 5530 KPa 3 0

Ε = 6140 KPa 3 0

3

152,75 133,09 97,96 68,87 49,83 36,52 27,70 21,51 17,33 14,08 68,45

σ : ứng suất gây lún trung bình của lớp phân tố thứ i

Ei: môđun biến dạng tổng quát của phân tố thứ i có chiều dày

m

S

051 , 0 6 , 0 ) 2

08 , 14 33 , 17 2

51 , 21 ( 6140

8

,

0

6 , 0 ) 2

51 , 21 7 , 27 52 , 36 83 , 49 87 , 68 96 , 97 09 , 133 2

75 , 152 (

2 , 0 ) 2

75 , 152 2

76 , 154 ( 5530

+ +

+ +

+ +

- Độ lún lệch tơng đối S∆ giữa các móng M1 trong dãy cột trục C với các móng

M2 của dãy cột trục A - B

S L

S S

805

9,31,5

2 1

L = (7,2-0,09+1,08-0,14)=8,05mVới L là khoảng cách giữa hai tâm móng Vậy: thỏa mãn điều kiện độ lún lệch tơng đối

8) Tính toán độ bền và cấu tạo móng M2

- Vật liệu sử dụng :

Bê tông B15 , Rb = 8500 Kpa, Rbt = 750 Kpa

Thép CII có Rs = 280000 Kpa

- Tính toán độ bền móng theo tổ hợp bất lợi nhất của các tải trọng tính toán

- Khi xác định chiều cao lợng thép cần đặt cho móng ta dùng trị tính toán của

lực dọc xác định đến đỉnh móng và của mômen tơng ứng với trọng tâm diện tích

01 min

max

l

e F

N P

tt

14,052

,2242

75,03,6727,264

01

01 01 01

tt tt tc

tt

N

h Q M N

M

6,4

14,061(8,26,4

52,2242

maxtt =

3 , 142

mintt =

1 , 174 2

3 , 142 9 , 205 2

pp

tt max

tt tt

=

Trong đó : L = 0,75m

6,4

75,06,43,1429,2053

,142

b) Xác định chiều cao làm việc của móng :

- Nh đã giả thiết ở phần trên, chiều cao đế móng hm = 0,75 m

- Lấy lớp bảo vệ cốt thép khi móng có bê tông lót móng, dùng bê tông lót móng là bê

tông B15 dày 100 lấy abv = 3,5 cm

⇒Chiều cao làm việc của móng : h0 = hm - abv = 0,75 - 0,035 = 0,715 (m)

c) Kiểm tra chiều cao làm việc của móng theo điều kiện chọc thủng :

- Chiều cao của móng đợc chọn sao cho ứng suất chỉ do bê tông chịu hoàn toàn ,

nghĩa là không cần đến cốt thép ngang Nếu chiều cao móng không đủ thì móng bịchọc thủng Sự chọc thủng xảy ra dới dạng tháp chọc thủng xuất phát từ chân cột vànghiêng 1 góc α = 45 0 so với trục đứng

- Chiều cao làm việc của móng đợc tính theo phía chịu áp lực phản lực tt

max

P là phíanguy hiểm hơn cả Lúc này , điều kiện để móng không bị chọc thủng là :

Nct ≤ α Rbt h0..btb

Trong đó :

α = 1 với bê tông nặng

Rbt - cờng độ chịu kéo tính toán của bê tông

h0 - chiều cao làm việc của móng

btb- trung bình cộng của bề rộng cột và bề rộng đáy nhỏ tháp chọc thủng

m b

b

h 2 0 , 715 0 , 3 1 , 73 2 , 8

o c d c

2

1

+ (kN/m2)

( )

(205 , 9 142 , 3) 204 , 5 ( / ) 6

, 4

098 , 0 6 , 4 3

,

min max

1 min

2

m kN

P P

l

b l P

=

−

− +

=

−

− +

* Mômen uốn quanh mặt ngàm I-I qua chân cột :

MI =

6

P P

2 L b

tt 1

tt max

5 , 195 9 , 205 2 75 , 0 8 ,

10.4,159

.9,0

R h

M

Chọn 15Φ10 có AS = 11,77 (cm2)

- Khoảng cách từ mép móng đến đầu cốt thép là a’ = 2,5 cm

- Khoảng cách đến thanh thép đặt vuông góc là 1,5 cm

- Chiều dài thanh : l’ = l - 2a’

15

)1525.(

P P 2 B l

tt tb 2

tt tb

tt tb

2 = − =

−b c

8,6252

1,17425,1.6,

10 8 , 625

' 9 , 0

R h

M

Chọn 32Φ12có AS = 36,16 (cm2)

- Khoảng cách từ mép móng đến đầu cốt thép là a’ = 2,5 cm

- Khoảng cách đến thanh thép đặt vuông góc 1,5 cm

- Chiều dài thanh : b’ = b - 2a’

) 15 25 (

02 min

max

l

e F

N P

tt

108,05

,2237

75,033,479,206

02

02 02 02

tt tt tc

tt

N

h Q M N

M

6,4

108,061(8,26,4

5,2237

maxtt =

2 , 149

mintt =

57 , 177 2

2 , 149 9 , 205 2

+Xác định P1tt :

( ) ( )

l

Llp

pp

tt max

tt tt

=

Trong đó : L = 0,970m

6,4

970,06,42,1492,1982

,149

b) Xác định chiều cao làm việc của móng :

- Nh đã giả thiết ở phần trên , chiều cao đế móng hm = 0,75 m

- Lấy lớp bảo vệ cốt thép khi móng có bê tông lót móng, dùng bê tông lót móng là bê

tông B7,5 dày 100 lấy abv = 3,5 cm

⇒Chiều cao làm việc của móng : h0 = hm - abv = 0,75 - 0,035 = 0,715 (m)

c)Kiểm tra chiều cao làm việc của móng theo điều kiện chọc thủng :

- Chiều cao của móng đợc chọn sao cho ứng suất chỉ do bê tông chịu hoàn toàn ,

nghĩa là không cần đến cốt thép ngang Nếu chiều cao móng không đủ thì móng bịchọc thủng Sự chọc thủng xảy ra dới dạng tháp chọc thủng xuất phát từ chân cột vànghiêng 1 góc α = 45 0 so với trục đứng

- Chiều cao làm việc của móng đợc tính theo phía chịu áp lực phản lực tt

max

P là phíanguy hiểm hơn cả Lúc này , điều kiện để móng không bị chọc thủng là :

Pct ≤ α Rbt h0..btb

Trong đó :

α = 1 với bê tông nặng

Rbt - cờng độ chịu kéo tính toán của bê tông

h0 - chiều cao làm việc của móng

btb- trung bình cộng của bề rộng cột và bề rộng đáy lớn tháp chọc thủng

m b

b

h 2 0 , 715 0 , 3 1 , 73 2 , 8

o c d c

, 4

255 , 0 6 , 4 2

,

min max

1 min

2

m kN

P P

l

b l P

=

−

− +

=

−

− +

198 + =196,85(kN/m2)