ĐỒ án nền móng thuyết minh

Với các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất như trong đề bài, cốt mực nước ngầm -6,65m thì phương án gia cố nền bằng đệm cát là thích hợp... Việc đặt móng lên lớp này ko hiệu quả, cần kích th

I.TÓM TẮT ĐẶC ĐIỂM CÔNG TRÌNH VÀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN

1.1 Mô tả tóm tắt đặc điểm công trình

- Tên công trình: Nhà thí nghiệm Hóa Học

- Quy mô xây dựng:

- Chiều dài: 36m

- Chiều rộng: 19.3m

- Chiều cao: 29.4m

- Giải pháp kết cấu: Nhà khung bê tông cốt thép

- Giải pháp móng: Móng đơn dưới cột kết hợp giằng móng

1.2 Sơ đồ công trình và số liệu đầu bài

My (kN.m)

N (kN)

Qx (kN)

Qy (kN)

Bảng 1: Chỉ tiêu cơ lý, tên, chiều dày của các lớp đất

TT Đại lượng thí nghiệm Đơn vị Lớp1 Lớp 2 Lớp 3 Lớp 4 Lớp 5 Lớp 6

Đất trồng trọt

II ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN MÓNG

2.1 Phân tích điều kiện địa chất

Để lựa chọn phương án móng cần đánh giá tính chất xây dựng của các lớp đất

2.2.1 Phương án móng nông trên nền tự nhiên (tính sơ bộ với trục A)

a Xác định sơ bộ kích thước móng đơn

- Xác định tải trọng tiêu chuẩn tổ hợp tải trọng chính:

Tải trọng tiêu chuẩn:

- Vật liệu làm móng: Bê tông cốt thép

- Chọn chiều sâu chôn móng hm=1.5m

- Kích thước móng phải đảm bảo 2 điều kiện

max 1.2

tc tb

tc

R R

h c

b Kiểm tra sức chịu tải của nền đất

+Cường độ tiêu chuẩn của nền đất

1 2

tc

m tc

308.333 19,167 11.667 1.5

308.333 368.921 6 0.06 6 0.12

2.2.2 Phương án móng nông trên nền nhân tạo:

Với các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất như trong đề bài, cốt mực nước ngầm -6,65m thì phương án gia cố nền bằng đệm cát là thích hợp Lấy kích thước móng của

phương án móng nông trên nền thiên nhiên

Để đảm bảo ổn định của đệm cát cần đảm bảo:

1 2 R dy

   Trong đó:

  1 :Ứng suất do trọng lượng lượng bản than đất trên cốt đáy móng và của đệm cát trên mặt tiếp xúc giữa đệm cát và lớp đất yếu:  1    h m  d h d ; với   , dtương ứng là trọng lượng riêng của đất và của đệm cát, hm và hd tương ứng là chiều sâu chon móng và chiều dày của lớp đệm cát (lấy hd=1.5m)

  2

1.4 1

0.0967 6.24 1.65 1.3903 3 1.78 3.7139 0.3 12.134( / ) 1.1

Nhận xét: Với chiều dày của đệm cát là 1.5m thì ngay bên dưới là lớp đất yếu không

đủ khả năng chịu tải trọng công trình truyền xuống Việc dung đệm cát cho thấy phương án này không phù hợp vì vậy ta bở qua phương án này

2.2.3 Phương án móng sâu ( móng cọc đài thấp):

Chọn sơ bộ kích thước đài cọc a.b=1.5x1.5(m) Chiều cao đài H=1.5m

Chiều sâu đặt đáy đài: 2m

Cọc BTCT sẽ cắm vào lớp cát hạt trung 1

đoạn 2m => Chiều dài cọc: L=6.65m

Kiểm tra cường độ của nền đất:

Để kiểm tra cường độ nền đất tại mũi cọc

người ta coi đài cọc, cọc và phần đất giữa

các cọc là 1 móng khối quy ước

Kích thước móng khối quy ước:

l

x l

tc

R R









418.5 19,167 11.667 8.65

418.5 418.5 6 0.129 6 0.287

1 2.66 2.66 2.66 2.

114.65( / ) 66

2.2.4 Phân tích, lựa chọn phương án móng:

Ta thấy nền đất tự nhiên của khu vực xây dựng công trình có nhiều đặc điểm không

tốt, ảnh hưởng đến việc thi công và sử dụng công trình lâu dài.Vì vậy ta phải có biện

pháp cải tạo nền hoặc sử dụng loại móng hợp lý Dựa vào các điều kiện đã biết ta có một số giải pháp sau:

tc

R R

Ta thấy tải trọng công trình tương đối lớn, hơn nữa điều kiện địa chất không phù hợp, lớp đất trên cùng là lớp đất trồng trọt có chiều dày nhỏ 0.65m chưa đủ thời gian

cố kết, lớp đất thứ 2 thì có chiều dày 2,3m khả năng chịu tải trung bình Việc đặt móng lên lớp này ko hiệu quả, cần kích thước đáy móng lớn vì vậy ta bỏ qua phương

+ Giải pháp 3: Dùng cọc bê tông cốt thép

Dùng cọc bê tông cốt thép sẽ khắc phục được ảnh hưởng của mực nước ngầm, và hơn nữa ta thấy nền địa chất có lớp hạt trung chặt vừa có chiều dày 4.8m và nằm sâu dưới các lớp đất khác, thích hơp với việc sử dụng cọc bê tông cốt thép nhất là cọc ma sát Hơn nữa khả năng chịu lực của cọc btct là rất lớn Hiện nay phương pháp này được dùng rất phổ biến, kĩ thuật thi công không quá phức tạp Như vậy ta chọn

phươmg án dùng móng cọc bê tông cốt thép.Do lớp đất của nền có lớp hạt trung chặt vừa nên ta dùng cọc ma sát

III THIẾT KẾ CHI TIẾT PHƯƠNG ÁN MÓNG

Các giả thiết:

1 Đối với móng cọc đài thấp, tải trọng ngang hoàn toàn do đất tử đáy đài trở nên tiếp

nhận, do vậy điều kiện để tính toán theo móng cọc đài thấp:

Với: - góc ma sát trong của đất từ đáy đài trở lên

- trọng lượng riêng của lớp đất

-H tổng tải trọng nằm ngang

-b cạnh của đáy đài theo phương vuông góc với H

- h chiều sâu chôn đài

2 Sức chịu tải của cọc trong móng đượcxác định như đối với cọc riêng rẽ, không kể

đến sự ảnh hưởng của nhóm cọc

3 Tải trọng công trinh ruyền trực tiếp từ cột xuống đài cọc ròi tới cọc, không truyền

vào lớp đất tiếp giáp với đài cọc

4 Khi kiểm tra cường độ của nền đất và khi định lún của móng cọc thì coi móng cọc

như là 1 khối quy ước gồm: cọc , đài cọc và phần đất giữa các cọc

5 Vì việc tính toán móng khối quy ước giống như móng nông trên nền thiên nhiên

nên trị số momen của tải trọng ngoài tại đáy móng quy ước được lấy gần đúng với trị

số momen của tải trọng ngoài tại đáy đài

6 Đài cọc xem như tuyệt đối cứng, cọc và đài cọc xem như liên kết ngàm cứng với

- Chọn sơ bộ chiều cao đài là 1,5m Đáy đài đặt ở độ sâu -2,0 (m)

- Cọc dùng loại cọc có tiết diện 30x30 (cm), chiều dài mỗi cọc là 5 (m),

- Thép dọc của cọc dùng 4 16, cốt thép nhóm AII , bê tông B20, đầu cọc có măt bích thép Hạ cọc bằng phương pháp đóng có khoan dẫn Cọc được ngàm vào đài bằng cách cho phá vỡ đầu cọc cho ngàm thép đầu cọc vào đài một đoạn bằng:

400>20D = 20x16 = 320 (mm) và một phần cọc chưa bị phá vỡ là 150 mm Cọc được dung là cọc ma sát vì vậy cho cọc đi qua toàn bộ lớp đất tốt Chiều dài cọc dự kiến là 10m Chiều dài thực tế cọc cắm vào nền đất là 9.45m

Kiểm tra cọc khi vận chuyển và treo cọc

- Khi vận chuyển cọc thì cọc lại chịu : M = 0.043*q* 2

c

l Khi vận chuyển cọc lấy hệ số vượt tải n=1.5

1.5 0.09 2.5 0.3375(T/ )

bt

2 0.043 0.3375 5 0.3628( / )

Trong đó:

 Rn: cường độ tính toán của bê tong nặng: 11.5 MPa

 b: Chiều cao tiết diện 0.3m

 ho: chiều cao làm việc của cốt thép 0.27m

=>Fa< Fachon=4.02 (cm2): Thỏa mãn khả nắng vận chuyển

- Khi treo cọc lên búa để đóng cọc thì cọc sẽ chịu lực Mô men lớn nhất :

=>Fa< Fachon=4.02 (cm2): Thỏa mãn khả năng treo cọc

Từ hai điều kiện trên ta thấy muốn đảm bảo chịu lực tốt nhất cho cọc khi vận chuyển

và treo cọc thì phải đặt móc treo sao cho giá trị mô men dương lớn nhất bằng trị số môn men âm lớn nhất Ta chọn khoảng giá trị trong khoảng (1, 035 1, 47)  Chọn l = 1,1m

3.1 Thiết kế móng dưới cột trục A(B)

3.1.2 Xác định sức chịu tải dọc trục của cọc đơn

a.Kiểm tra sức chịu tải của cọc theo vật liệu

Pvl = .(Rb.Fb+Ra.Fa)

Trong đó :  :hệ số uốn dọc

Rb = 1150 T/m2 : cường độ chịu nén giới hạn của bê tông

Ra = 28000 T/m2 : cường độ chịu kéo giới hạn của cốt thép

Fb = 0.3x0.3= 0.09 m2 : diện tích tiết diện phần bê tông

bk

2

Trong đó : b c : Chiều rộng quy ước của cọc

1,5 0,5 1,5.0,3 0,5 0,95( )

c

b : Chiều rộng tiết diện cọc

E : Mô đun biến dạng đàn hồi của của vật liệu cọc

J : Mô men quán tính tiết diện ngang của cọc

Vậy k=

i

i i

l

lk

24.10 6, 75.10 EJ

qu

l

b

Tra bảng III-2 sách giáo trình có  = 0,9967

Thay các giá trị trên vào công thức ta được

Pvl=0.9967x(1150x0.09+28000x 4

8.04 10   ) = 125.6(T) b.Xác định sức chịu tải của cọc theo đất nền

:Sức chịu tải giới hạn của cọc được tính theo công thức:

Trong đó : + mn: Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất : mn=1

+ U: Chu vi cọc ngoài tiết diện ngang cọc ,U=4.0,3=1,2 m

+ mf, mR : Hệ số điều kiện làm việc ở xung quanh thân cọc và mũi cọc, -

- Vì cọc được hạ bằng phương pháp đóng nên: mR = mf = 1

+ F: Diện tích tựa của cọc lên đất, F = 0,3.0,3 = 0,09 (m2)

+ li: Chiều dày lớp đất thứ i tiếp xúc với mặt bên của cọc

+ fi: Hệ số ma sát của lớp đất thứ i lên mặt hông của cọc, lấy theo bảng

III-7 sách giáo trình nền móng

+ R: Phản lực của đất dưới mũi cọc , hạ bằng phương pháp đóng , được

lất theo bảng III-8 là H = 11.45 m, R = 411.6 (T/m2)

Ta chia nền dưới móng thành các lớp như sau

d tc

+ : Hệ số kinh nghiệm kể đến ảnh hưởng của tải trọng ngang và mômen, lấy  = (1, 0 1, 5  )

3.1.4 Kiểm tra khả năng chịu lực của cọc

Kiểm tra chiều sâu chôn đài theo công thức: h0,75hmin Với hmin =tg(450-

2



) 2.

x

d

H b

 = tg(450

-0 15

2 ) 2.14

1, 78 2.3  = 2 (m)

+ H x: Tổng tải trọng nằm ngang

+ b : Cạnh của đáy đài theo phương vuông góc với H x

Ta có: h = 2 > 0.75xhmin =0,75x2 =1.5 (m)

=> Tải trọng ngang hoàn toàn do đất từ đáy đài trở nên tiếp nhận

Kiểm tra tải trọng tác dụng lên đầu cọc

* Điều kiện kiểm tra cọc chịu nén :

Pn ,Pk : Sức chịu tải của cọc chịu nén và chịu kéo

- Xác định Pttmax,min theo công thức

.

tt tt

y i

x i i

M x

M y N

Và do Ptt

min = 31.73 > 0 nên cọc không

chịu nhổ (tất cả đều chịu nén)

3.1.5 Kiểm tra đọ lún của móng cọc

* Xác định kích thước móng khối qui

4 4

- Chiều rộng móng khối qui ước:

- Chiều cao móng khối qui ước: H M h d   l c 2 9.45 11.45( )  m

* Kiểm tra điều kiện ứng suất do tải trọng ngoài gây ra phải nhỏ hơn áp lực tiêu chuẩn của lớp đất dưới đế móng khối qui ước:

Ứng suất đáy móng :

. 1.78 2.950 1.65 1.7 1.9 2 1.8 4.8

1.79( / ) 11.45

i i t

i

h

T m h

Thay vào công thức có:

M M L

B k0

E T m

Độ lún S :

4 0.715

3.97 10

1 1800

o

a a

0

86 9.34 7.38 6.3 0 2(

3.1.6 Tính toán kiểm tra đài cọc

Kiểm tra chiều cao đài:

* Tính cường độ trên tiết diện nghiêng theo lực cắt :

3 + P tt

6 + P tt

9 = 56.18+40.03+39.88 = 136.09 (T)

 b = 2.3 (m) : Chiều rộng của đài

 ho= 1,35 (m) : Chiều cao làm việc cảu đài

 + Rk= 90 (T/m2) : Cường độ chịu kéo của bê tông

  : Hệ số không thứ nguyên, được xác định :

+  =

2 0

0, 7 1 h

c

 

   

P = Ptt = 56.18(T)

Như vậy P < [P] nên đài không bị chọc thủng ở góc

Hình vẽ : Kiểm tra chọc thủng cọc ở góc

3.1.7) Tính toán đài chịu uốn và bố trí cốt thép chịu uốn trên đài cọc

Để tính thép cho đài ta xét 2 mặt cắt I-I và II-II như hình vẽ :

24 10 ( ) 0.9 28000 1.35 m



  = 24 (cm2 ) ( Thép AII: Rk=2800KG/cm2=28000T/m2 )

- Chọn 1216: Fa = 24.132 cm2 bố trí đều trên cạnh 2.3 m ,khoảng cách giữa các cốt thép 190 mm

2.3 10 ( ) 0.9 28000 1.35 m

- Lớp bảo vệ : 35 mm

- Ngoài ra để chống nứt cho đài thì ta bố trí thép thép cấu tạo như hình vẽ

2 4

3 5

3.2.2 Xác định sức chịu tải dọc trục của cọc đơn

a.Kiểm tra sức chịu tải của cọc theo vật liệu

Pvl = .(Rb.Fb+Ra.Fa)

Trong đó :  :hệ số uốn dọc

Rb = 1150 T/m2 : cường độ chịu nén giới hạn của bê tông

Ra = 28000 T/m2 : cường độ chịu kéo giới hạn của cốt thép

Fb = 0.3x0.3= 0.09 m2 : diện tích tiết diện phần bê tông

bk

2

Trong đó : b c : Chiều rộng quy ước của cọc

1,5 0,5 1,5.0,3 0,5 0,95( )

c

b : Chiều rộng tiết diện cọc

E : Mô đun biến dạng đàn hồi của của vật liệu cọc

J : Mô men quán tính tiết diện ngang của cọc

k : Hệ số tỷ lệ

Cọc đi qua nhiều lớp đất khác nhau thì có hệ số k khác nhau là :

l

lk

24.10 6, 75.10 EJ

qu

l

b

Tra bảng III-2 sách giáo trình có  = 0,9967

Thay các giá trị trên vào công thức ta được

Pvl=0.9967x(1150x0.09+28000x 4

8.04 10   ) = 125.6(T) b.Xác định sức chịu tải của cọc theo đất nền

:Sức chịu tải giới hạn của cọc được tính theo công thức:

Trong đó : + mn: Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất : mn=1

+ U: Chu vi cọc ngoài tiết diện ngang cọc ,U=4.0,3=1,2 m

+ mf, mR : Hệ số điều kiện làm việc ở xung quanh thân cọc và mũi cọc, -

- Vì cọc được hạ bằng phương pháp đóng nên: mR = mf = 1

+ F: Diện tích tựa của cọc lên đất, F = 0,3.0,3 = 0,09 (m2)

+ li: Chiều dày lớp đất thứ i tiếp xúc với mặt bên của cọc + fi: Hệ số ma sát của lớp đất thứ i lên mặt hông của cọc, lấy theo bảng III-7 sách giáo trình nền móng

+ R: Phản lực của đất dưới mũi cọc , hạ bằng phương pháp đóng , được lất theo bảng III-8 là H = 11.45 m, R = 411.6 (T/m2)

Ta chia nền dưới móng thành các lớp như sau :

88.152 62.97( )

1.4

d tc

3.2.4 Kiểm tra khả năng chịu lực của cọc

Kiểm tra chiều sâu chôn đài theo công thức: h0,75hmin Với hmin =tg(450-

2



) 2.

x

d

H b

 = tg(450

-0 15

2 ) 2 2.6

1, 78 1.4



 = 1.1 (m) Trong đó :   ; d : Góc ma sát trong và trọng lượng thể tích đơn vị của đất đáy đài trở lên

+ H x: Tổng tải trọng nằm ngang

+ b : Cạnh của đáy đài theo phương vuông góc với H x

Ta có: h = 2 > 0.75xhmin =0,75x1.1=0.825 (m)

=> Tải trọng ngang hoàn toàn do đất từ đáy đài trở nên tiếp nhận

Kiểm tra tải trọng tác dụng lên đầu cọc

* Điều kiện kiểm tra cọc chịu nén :

Ptt

max + Gc < Pn

* Điều kiện kiểm tra cọc chịu kéo:

Pttmin < Pk

Pttmax: Tải trọng tác dụng lên cọc chịu nén nhiều nhất

Pttmin: Tải trọng tác dụng lên cọc chịu kéo nhiều nhất

y i

x i i

M x

M y N

P

Trong đó : N: Tổng tải trọng thẳng đứng tính toán tại đáy đài

M ttx, M tty: Mômen tính toán tương ứng của tải trọng ngoài đối với trục x và y

xnmax : Khoảng cách từ trọng tâm cọc chịu nén nhiều nhất đến trục vừa nói

xi , yi : Khoảng cách từ tâm cọc thứ i đến trục x , y

n : Số lượng cọc trong móng: n = 4

- Diện tích thực tế của đài cọc sẽ là :

Fd = 1.4x1.4=1.96 m2

Vậy: Ptt

max + Gc = 57.26 + 2.475 = 59.735 (T) < Pn = 62.97(T), Thoả mãn

điều kiện lực max truyền xuống cọc

Và do Pttmin = 32.48 > 0 nên cọc không

chịu nhổ (tất cả đều chịu nén)

3.2.5 Kiểm tra đọ lún của móng cọc

* Xác định kích thước móng khối qui

4 4

- Chiều rộng móng khối qui ước:

- Chiều cao móng khối qui ước: H M h d   l c 2 9.45 11.45( )  m

* Kiểm tra điều kiện ứng suất do tải trọng ngoài gây ra phải nhỏ hơn áp lực tiêu chuẩn của lớp đất dưới đế móng khối qui ước:

+ Từ  = 12o (góc ma sát trong của nền đặt móng khối quy ước) tra bảng II-2 (sách giáo trình) ta có

i i t

i

h

T m h

Thay vào công thức có:

M M L

B k0

E T m

Độ lún S :

4 0.565

3.14 10

1 1800

o

a a

S = 1cm < 8 (cm) = Sgh thoả mãn điều kiện về độ lún cho phép

Hình vẽ: Biểu đồ ứng suất gây lún

3.2.6 Tính toán kiểm tra đài cọc

Kiểm tra chiều cao đài:

Như vậy P < [P] nên đài không bị chọc thủng

* Tính cường độ trên tiết diện nghiêng theo lực cắt :

Điều kiện cường độ:

 b = 2.3 (m) : Chiều rộng của đài

 ho= 1,35 (m) : Chiều cao làm việc cảu đài

 + Rk= 90 (T/m2) : Cường độ chịu kéo của bê tông

  : Hệ số không thứ nguyên, được xác định :

+  =

2 0

Vậy đài chịu được lực cắt

3.2.7 Tính toán đài chịu uốn và bố trí cốt thép chịu uốn trên đài cọc

Để tính thép cho đài ta xét 2 mặt cắt I-I và II-II như hình vẽ :

7.5 10 ( ) 0.9 28000 1.35 m



2 ) ( Thép AII: Rk=2800KG/cm2=28000T/m2 )

- Chọn 812: Fa = 9.05 cm2 bố trí đều trên cạnh 1.4m ,khoảng cách giữa các cốt thép 200 mm

4.5 10 ( ) 0.9 28000 1.35 m

3.3 Thiết kế móng gạch dưới tường trục D

Chọn sơ bộ kích thước móng như hình trên

- bkx chiều rộng khối xây bkx = 0,22 m

- hkx chiều cao khối xây hkx = 3.6m

- kx trọng lượng riêng khối xây lấy bằng 1,8 T/m3

=> qkx = 0.22x3.6x1.8 = 1.43 T/m

3.3.2 Kiểm tra sức chịu tải của nền đất

Với móng băng ta cắt ra 1 m chiều dài để tính

+Cường độ tiêu chuẩn của nền đất