Đồ án tốt nghiệp phần nền móng

Đồ án tốt nghiệp đại học kiến trúc hà nội giáo viên hướng dẫn THS Phạm Thanh Tuấn, tính toán móng cọc. trục địa chất Hưng Yên. tính toán sức chịu tải theo 2 tiêu chuẩn. Tiêu chuẩn cũ 205 1998 và 10304 2014.

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 2010 - 2015

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

KHOA XÂY DỰNG

PHẦN III NỀN MÓNG

(15%)

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : THS NGUYỄN THANH TUẤN

SINH VIÊN THỰC HIỆN : LẠI HẢI ĐĂNG

LỚP : 2010X4

NHIỆM VỤ ĐƯỢC GIAO:

- ĐÁNH GIÁ ĐẶC ĐIỂM CÔNG TRÌNH

- ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

- XÁC ĐỊNH NỘI LỰC CÔNG TRÌNH ĐỂ TÍNH MÓNG

- CHỌN PHƯƠNG ÁN MÓNG

- THIẾT KẾ MÓNG TRỤC 5-AVÀ 5-B

Trang 2

® ê ng d èc c.t xe m b v KT-CT-6.08

I GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH

1 Đặc điểm kiến trúc công trình:

- Tên công trình : Thư viện quốc gia Hưng Yên

- Số tầng của công trình : 1 tầng hầm và 9 tầng nổi

- Số đơn nguyên : 1

- Chiều cao một tầng điển hình: 3,6 m

- Giao thông theo phương đứng nhà có 2 cầu thang bộ và 2 tháng máy lên xuống

- Giao thông theo phương ngang: Được thiết kế bằng các hành lang trong khunhà từ nút giao thông đứng rất thuận tiện khi đi lại trong các tầng

2 Đặc điểm kết cấu công trình:

* Kết cấu chịu lực chính của công trình

- Khung bê tông cốt thép kết hợp vách, lõi thang máy chịu lực đỡ toàn khối, xâytường bao và tường ngăn che (tường chèn)

- Tiết diện cột tầng 1: cột 600x600mm

- Tiết diện dầm chính: 300x600mm

- Sàn đổ bê tông cốt thép toàn khối

 Tra bảng H.2-Biến dạng giới hạn của nền TCXD 205-1998 đối với nhà khung bêtông cốt thép:

- Độ lún giới hạn Sgh= 8cm

- Độ lún lệch tương đối Sgh= 0,002

SVTH: LẠI HẢI ĐĂNG– LỚP 10X4 46

Trang 3

II ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT - THỦY VĂN CÔNG TRÌNH

1 Địa tầng nền đất:

Theo báo cáo kết quả khảo sát địa chất công trình Thư viện điện tử - Học việnchính trị hành chính quốc gia – Hưng Yên, giai đoạn phục vụ thiết kế kỹ thuật Khuđất xây dựng tương đối bằng phẳng, địa tầng nền đất được khảo sát bằng phương phápkhoan thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT Trong phạm vi đồ án tốt nghiệp phần nềnmóng thực hiện thiết kế theo địa tầng với hố khoan K1 Theo đó, từ trên xuống dướigồm các lớp đất sau:

+) Lớp 1: Đất lấp chiều dày trung bình 0,2m

+) Lớp 2: Sét pha xám ghi, xám nâu trạng thái dẻo cứng chiều dày trung bình 1,8m +) Lớp 3: Sét pha nhẹ xám ghi trạng thái dẻo mềm chiều dày trung bình 1.2 m

+) Lớp 4: Cát mịn chiều dày trung bình 16,5 m

+) Lớp 5: Sét pha màu xám nâu hồng trang thái dẻo cứng chiều dày trung bình 4,4 m +) Lớp 7: Cát pha hạt trung màu xám ghi trạng thái chặt chiều dày trung bình 25,2m +) Lớp8: Cát mịn hạt trung màu xám ghi trang thái rất chặt

Mực nước ngầm gặp ở độ sâu -1.86m so với mặt đất

BẢNG CHỈ TIÊU CƠ LÍ CỦA ĐẤT

TT Tên lớp đất  kN/m3

hkN/m3

Trang 4

2 Đánh giá tính chất xây dựng các lớp đất:

+ Lớp 1: Đất san lấp dày 0,2 (m), thành phần là cát mịn xám ghi,xám nâu vàng

tương đối thuần nhất,trạng thái xốp rời Lớp đất này sẽ được bóc bỏ khi đào móng nênkhông cần lấy mẫu thí nghiệm

+ Lớp 2: Sét pha có chiều dày 1,6m trọng lượng riêng  = 19,4 (kN/m3)

Độ sệt

p L

Đất sét pha có  0,25 <IIL=0,319<I 0, 5 Đất ở trạng thái dẻo cứng; có mô đun

tổng biến dạng E = 13800kPa  Đây là lớp có tinh nén lún nhỏ; chỉ tiêu sức

kháng cắt φ=18,11 , c = 22,8 kpa, N0 30= 14 cho thấy đây là lớp đất có sức chịutải trọng lớn; đây là lớp đất có tính chất xây dựng trung bình

Trang 5

+ Lớp 3: Sét pha nhẹ xám ghi có chiều dày 1,4 m; trọng lượng riêng  = 18,3

(kN/m3)

Độ sệt

p L

Đất cát pha có 0,5 <I IL = 0,74<I 0,75 Đất ở trạng thái dẻo mềm; có môđun tổng

biến dạng E = 5100kPa  Đây là lớp có tinh nén lún tốt; chỉ tiêu sức kháng cắt

Đất ở trạng thái chặt vừa, có mô đun tổng biến dạng E = 11350kPa  Đây là

lớp có tinh nén lún nhỏ; chỉ tiêu sức kháng cắt φ=33,4 , kpa, N0 30= 15 cho thấyđây là lớp đất có sức chịu tải trọng lớn; đây là lớp đất có tính chất xây dựng tốt

+ Lớp 5: Sét pha có chiều dày 1,4 m; trọng lượng riêng  = 18,8 (kN/m3)

Độ sệt

p L

Đất cát pha có 0,25 <IIL=0,484<I 0, 5 Đất ở trạng thái dẻo cứng; có môđun tổng

biến dạng E = 8400kPa  Đây là lớp có tinh nén lún tốt; chỉ tiêu sức kháng cắt

0

15,18

  , c = 13,2 kpa, N30= 6 cho thấy đây là lớp đất có sức chịu tải trọngkhá nhỏ; lớp đất có tính chất xây dựng kém

+ Lớp 7: Lớp cuội sỏi có chiều dày 27m,

Toàn bộ lớp đất nằm dưới mực nước ngầm nên cần kể đến đẩy nổiγ =9,8 kN/mdn 3

Trang 6

Nhận xét:

kết thúc hố khoan khảo sát, có mô đun biến dạng E =18400kPa  Đây là

lớp có tinh nén lún nhỏ; N30=35 cho thấy đây là lớp đất có sức chịu tải lớn; vậy đây là lớp đất có tính chất xây dựng tốt

+ Lớp 8:

Toàn bộ lớp đất nằm dưới mực nước ngầm nên cần kể đến đẩy nổiγ =9,8 kN/mdn 3Nhận xét:

kết thúc hố khoan khảo sát, có mô đun biến dạng E =26750kPa  Đây là

lớp có tinh nén lún nhỏ; N30=59 cho thấy đây là lớp đất có sức chịu tải lớn; vậy đây là lớp đất có tính chất xây dựng tốt

3 Đánh giá điều kiện địa chất thủy văn:

Theo “Báo cáo kết quả khảo sát địa chất công trình: Thư viện điện tử - Học việnchính trị hành chính quốc gia Hưng Yên Mực nước ngầm xuất hiện ở độ sâu trungbình 1,86 m so với mặt đất tự nhiên, tức là -2,91 m so với cốt  0.00 ( cốt trong nhà )

có ảnh hưởng đến đào đất, thi công móng Thí nghiệm cho thấy tính chất nước ngầmtrung tính nên không có khả năng ăn mòn đối với kết cấu móng hoặc cọc (đối vớimóng sâu)

III - CHỌN GIẢI PHÁP NỀN MÓNG.

1-Chọn giải pháp nền móng cho công trình.

*Căn cứ:

-Điều kiện địa chất- thủy văn công trình như đã phân tích ở trên:

Vì công trình có tầng hầm,Cos đáy đài ở vị trí -3,35m Cho nên lớp 1, lớp 2, lớp 3không kể đến

+Lớp 4 là lớp cát mịn có chiều dày 16,5m, đây là lớp đất có tính chất xây dựng tốt +Lớp 5 là lớp sét pha có chiều dày 3,8m, đây là lớp đất có tính chất xây dựng kém +Lớp 7 là lớp cát có chiều dày 27m, đây là lớp đất có tính chất xây dựng tốt

Các lớp đất dưới đều có tính chất xây dựng tốt

-Đặc điểm công trình là nhà dân dụng có 9 tầng nổi, 1 tầng hầm (sàn tầng hầmcao -3m so với cốt 0.00), tải trọng tác dụng xuống cột khá lớn (cột biên trục 5-A cóclực dọc N=337,8T, cột giữa 5-B có lực dọc 561.5T)

=>Thiết kế lựa chọn móng cọc ép là hợp lý hơn cả áp dụng cho công trình

-Tiết diện, chiều dài cọc và số lượng cọc trong đài được xác định theo tính toán.-Phương án móng cọc ép hiện nay được dùng rất phổ biến, nhất là khi có sự hỗtrợ của Roobot ép cọc trên mặt bằng rộng Theo đó:

+Thi công không gây tiêng ồn

+Thi công dễ dàng

+Thời gian thi công nhanh

2- Giải pháp mặt bằng móng.

- Mặt bằng móng gồm có các móng và hệ giằng móng liên kết giữa các đài móng và

đỡ tường bao ngăn che bên trên

- Móng giữa các cột trục khá xa nhau nên tiến hành làm móng đơn dưới từng cột trêntoàn bộ công trình

Trang 7

- Để liên kết các cột với nhau tạo độ ổn định không gian cho công trình sử dụng hệgiằng móng liên kết theo 2 phương

-Vì công trình một đơn nguyên nên ta không tính khe lún hay khe nhiệt cho công trình + Giằng theo phương ngang nhà và dọc nhà (40x60)cm

+ Giằng dưới tường (30x50)cm

Trang 8

Tải trọng bổ sung khi thiết kế móng gồm:

Trang 9

2 3

AB

CD

-Áp lực đất thông qua tường tầng hầm truyền lên móng như sau:

+ Hoạt tải mặt đất bên cạnh công trình trong quá trình sử dụng là q=5kPa

+Cường độ áp lực tĩnh tại độ sâu z (từ trên mặt đất):

σ =K σ -2c Khz ' 'btz '

Trong đó:+ K : hệ số áp lực đất tĩnh'

+σ'btz : ứng suất hiệu quả bản thân của đất tại độ sâu z

+Lớp 1: Là lớp đất lấp không ổn định nên để đơn giản trong tính toán ta xét áp lực

đất lên tường tầng hầm kể từ lớp thứ 2 từ trên xuống

Trang 10

Tại vị trí H= 1,86 thuộc lớp 3: (điểm D)

Tại vị trí H= 1,95 thuộc lớp 3: (điểm E)

=>Biểu đồ áp lực đất như trên

Ngoài ra áp lực nước lên tường tầng hầm phân bố truyền lên móng:

Tải trọng bổ sung khi thiết kế móng gồm:

+ Tải trọng bổ sung vào thành phần lực dọc : N =N +G0tt tt01

+ Áp lực đất lên tường tầng hầm, bổ sung và lực cắt và momen:

Trang 11

møc mÆt ngµm khung

5

n tt0

q x tt

m x tt

Nội lực tính toán

N0(KN)

M0xtt(KN.m)

Q0xtt(KN)

M0ytt(KN.m)

-Sử dụng cọc BTCT hình vuông tiết diện 300x300mm, cắm vào lớp đất thứ 7 theo đó chọn chiều dài cọc là 23m; gồm 2 đoạn: Đoạn cọc C1 = 11,5m

-Bê tông cọc B25, R b=14,5 mPa

- Cốt thép dọc chịu lực nhóm CII có R s=280 mPa, chọn 8  14có A =12,31cms 2

Trang 12

=247,17mm -Thực hiện liên kết ngàm cọc vào đài bằng cách: Chộn 1 đoạn cọc còn nguyên vào đài 0,15m và đập cho trơ cốt thép một đoạn 0,6m

-Vậy: Chiều dài cọc còn lại nằm trong đất là : L c= 23-0,6 -0.15 = 22,25(m)

Cos mũi cọc so với cos tự nhiên là: (-3,35)+(-22,25)= -25,6(m)

Cọc cắm vào lớp 7 một đoạn là :22,25-20,15= 2,1 (m)

-Cọc được chôn vào đất bằng phương pháp ép tĩnh, sử dụng máy ép thủy lực

V.1 Kiểm tính thép cọc theo sơ đồ vận chuyển và cẩu lắp

V.1.1 Khi chuyển chở và bốc xếp

SƠ ĐỒ TÍNH KHI VẬN CHUYỂN CỌC

Trường hợp này cọc bị uốn, tải trọng lấy bằng trọng lượng bản thân cọc nhân với hệ sốđộng lực 1,5

.bt 1,5.0,3.0,3.25 3,375( )

Trị số mô men uốn xuất hiện trong thân cọc:

2 2

1 g 0,043gl

2

)l207,0(x2

V.1.2 Khi cẩu lắp

Trang 13

SƠ ĐỒ TÍNH KHI CẨU LẮP CỌC

Khi cẩu lắp sơ đồ tính là dầm đơn giản có 1 đầu thừa, móc cẩu đặt cách đầu thừa 1đoạn 0,294L

Trị số mô men uốn xuất hiện trong thân cọc:

2 2

2 g 0,086gl

2

)l294,0(x2

So sánh hai trường hợp vận chuyển và cẩu lắp, thấy rằng:

2 1

s s b

Trang 14

1 0 ε

α  0,467  mTrong đó:

l là chiều dài đoạn cọc kể từ đáy đài cao tới cao độ san nền, 0 l0 3,35m

α là hệ số biến dạng, ε

p 5 5

2

Vậy R=φ(R A +R A )=0,82.(14,5.90000+280.1231)=1352,7kNb b s s

2.Theo chỉ tiêu cơ lý:

a Theo TCXD 205-1998: Móng cọc- Tiêu chuẩn thiết kế:

Mũi cọc hạ vào lớp cát chặt và cách mặt đất tự nhiên 25,6 tra bảng 5.2”Sách nền

và móng” nội suy qp = 5248 kpa

SƠ ĐỒ XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC MA SÁT

Bảng tra ma sát đất cọc ở xung quanh cọcLớp

i(m) Zi(m) fi

(kpa)

' i

f

(kpa)

Hệ sốtănggiảm masát

mfi.fil

i (kn/m) m

fi fi' l

i(kn/m)

Trang 15

c là hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất,  c 1

qblà cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc

u là chu vi tiết diện ngang của cọc

filà cường độ sức kháng trung bình của lớp đất thứ i trên thân cọc

Ablà diện tích cọc tựa trên đất

lilà chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ i

Trang 16

cp

và cftương ứng là các hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi và trên thân cọc, vì mũi cọc nằm ở lớp đất rời chặt vừa nên  cp 1,2

, thân cọc nằm trên lớp đất cát hạt nhỏ nên  cf 1.Tra bảng 4 T26 tiêu chuẩn 10304:2014

Mũi cọc hạ vào lớp cát chặt và cách mặt đất tự nhiên 25,6 tra bảng 5.2”Sách nền

và móng” nội suy qb = 5248 kp

SƠ ĐỒ XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC MA SÁT

Bảng tra ma sát đất cọc ở xung quanh cọcLớp

i(m) Zi(m) fi

(kpa)

' i

f

(kpa)

Hệ sốtănggiảm masát

mfi.fil

i (kn/m)

mfi fi' l

i(kn/m)

Trang 17

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 2010 - 2015Cát hạt

1 R

= 779,7kN

3.Theo thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT:

b Theo TCXD 205-1998: Móng cọc- Tiêu chuẩn thiết kế:

SPT α a  si si  ui ci

1

3

Trong đó: α - hệ số an toàn, đối với cọc ép lấy α = 300

N si:Chỉ số SPT của lớp đất cọc xuyên qua

Lsi(m) : chiều dày các lớp đất rời cọc xuyên qua

Lci(m): chiều dày các lớp đất dính cọc xuyên qua

U chu vi tiết diện ngang cọc; U=4.0,35=1,4 (m2)

Cui: lực dính không thoát nước;Cui=7,14.N30

Theo chỉ tiêu xuyên tiêu chuẩn SPTLớp đất

N30 Cui Lci Nsi Lsi Cui.Lsi Nsi.Lsi(kN) (kPa) (m) (kN) (m) (kN/m) (kN/m)

b Theo TCVN 10304-2014: Móng cọc- Tiêu chuẩn thiết kế:

P =R = q A +u (f l +f l )SPT c,u  b b  c,i c,i s.i s,i 

Trong đó:

Trang 18

+q blà cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc, đối với mũi cọc nằm trong đất rời thì q b 300N p 300.35 10500 ;(NP là chỉ số SPT trung bình trong khoảng 1d dưới

và 4d trên mũi cọc.)

+lsi(m) : chiều dày các lớp đất rời cọc xuyên qua;

+lci(m): chiều dày các lớp đất dính cọc xuyên qua;

+ f c i, và f s i. lần lượt là cường độ sức kháng trên đoạn cọc nằm trong lớp đất dính

và dời thứ i;

,

10 3

s i

N

f 

; f c i, p L u i f c, ; +p Tra bảng, phụ thuộc vào c ui /v';

+v'ứng suất hiệu quả bản thân của đất;

+L là chiều dài tính toán của cọc từ mũi cọc đến đáy đài;

+ f L Tra bảng, phụ thuộc vào L/d;

+A bdiện tích cọc; A b 0,3.0,3 0,09 m2;

+U chu vi diện ngang cọc; U=4.0,3=1,2 (m2);

+Cui: lực dính không thoát nước;Cui=6,25.N30;

i

v

 c ui/v' p L/d f L f c i, f s i,

1 16,8 0,2 - - -

-2 19,4 1,6 - - -

-3 18,3 0,06 9 - - -

-3 8,814 1,34 9 - - -

-4 9,5 16,5 15 93,75 50 5 9,02 3,8 12 75 223,14 0,336 1 17,2/0,3 1 75 7 9.8 2,1 35 218,75 116,67 Rc u,   10500.0,32+ 4.0,3.(75.3,8 + 50.16,35 +116,67.2,1) = 2562(kN)   Trị tính toán sức chịu tải của cọc là:

c,u 2

R = = =1024,8(kN) 2,5 2,5

 Kết luận:

Sức chịu tải của cọc đưa vào thiết kế

Ptk=Ptt= min(Pvl,Pđ,Pspt) = min(1352,7 ; 779,7 ; 712,5) = 712,5 KN

VII THIẾT KẾ MÓNG M1 (TRỤC 5-B) ( PHẦN TỬ C13)

Nội lực tổng cộng tác dụng tính đến mặt đài móng là :

Trang 19

5 4

X

Y

600 300

VII.1 Xác định số lượng cọc và bố trí cọc trên mặt bằng:

Áp lực tính toán giả định tác dụng lên đáy đài do phản lực đầu cọc gây ra là:

c tt

p = = = 879,623d 3.0,3

KnDiện tích sơ bộ đáy đài là:

tt 0 dsb

tt

dsb dsb tb d

N = n.F h = 1,2.6,66.22.1,4 =246,15 kNLực dọc tính toán sơ bộ xác định đến cốt đáy đài là:

Trang 20

*Kiểm tra điều kiện lực truyền lên cọc biên :

Diện tích đáy đài thực tế: Fd’ = 2,4.2,4 = 5,76 m2

Trọng lượng tính toán của đài là

tt

dai dai tb d

N = n.F h = 1,2.5,76.22.1,4= 212,88 kN Lực dọc tính toán xác định đến cốt đáy đài là:

tt tt tt

o dai

N = N + N = 5615,4 +212,88= 5828,28 kN Mômen tính toán xác định tương ứng

P = 687,34 kN ; P = 607,83 kN mintt

c.Kiểm tra điều kiện lực max truyền xuống cọc

-Điều kiện kiểm tra:

P maxtt + P - Q = 687,34 + 32,89 - 22,69 = 698(kN) < P = 712,5(kN) c tt d c tt

Như vậy thỏa mãn điều kiện lực Max truyền xuống cọc

Mặt khác Pmin= 607,83>0( kN ) nên ta không phải tính toán kiểm tra theo điều kiện chống nhổ

VII.2 Tính toán nền móng cọc theo trạng thái giới hạn thứ II:

Nội lực tiêu chuẩn đã cho đến cốt sàn tầng hầm là:

Trang 21

2 3

KHỐI MÓNG QUY ƯỚC

Kích thước đáy khối qui ước: (Với H = 22,25m)

tc

1 M M d tb

N = L B h = 8,1 8,1.1,4.22 = 2020,78 kNTrọng lượng tiêu chuẩn của khối móng qui ước từ đáy đài đến chân cọc:

cäc c c c tb

Q = n F (L )=9.0,3 (22,25.15) =270,33 kN

Trang 22

Trọng lượng tiêu chuẩn của khối móng qui ước:

tc tc tc

q, 1 2 cäc

N = N + N +Q = 2020,78 + 13790 + 270,33 = 16081,11kNNội lực tiêu chuẩn xác định đến đáy khối móng quy ước:

m1 = 1,3 loại đất cát mịn khô và ít ẩm

m2 = 1 vì công trình không thuộc loại tuyệt đối cứng

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

 = 330 tra bảng 3.2 ta có : A = 1,44 ; B = 6,78 ; D = 8,87 II

 = 9,8kN/m3 (có kể đến đẩy nổi của cát hạt trung dưới mực nước ngầm)Trọng lượng riêng trung bình của đất trong khối móng quy ước:

γ

γ  i i II

Ứng suất bản thân tại đáy khối quy ước và tại các điểm phía dưới đáy khối quy ước:

Định dạng
Số trang	36
Dung lượng	1,62 MB