Đồ án nền móng (phần móng nông Đào Văn Nguyên)

Giáo viên hớng dẫn Móng nông trên nền tự nhiên.. Tài liệu địa chất công trình: - Phương phỏp khảo sỏt: Khoan lấy mẫu thớ nghiệm trong phũng, kết hợp xuyờn tĩnh CPT và xuyờn tiờu chuẩn S

đồ án nền móng ( phần móng nông )

Họ và tờn: MS : Lớp :

I Số liệu :

1 Cụng trỡnh số :

Tải trọng tớnh toỏn tỏc dụng dưới chõn cụng trỡnh tại cốt mặt đất:

Cột C1 : N0 = 67T ; M0 = 4,2Tm ; Q0 = 2 T

Tờng T3 : N0 = 30 T/m ; M0 = 2,5 Tm/m ; Q0 = 2,3 T/m

2 Nền đất:

Lớp đất số hiệu độ dày (m)

Chiều sõu mực nước ngầm : Hnn = 10 (m)

II Yêu cầu:

- Xử lý số liệu, đỏnh giỏ điều kiện địa chất cụng trỡnh;

- Đề xuất cỏc phương ỏn múng nụng trờn nền tự nhiờn hoặc gia cố;

- Thiết kế múng theo phương ỏn đó nờu, thuyết minh tớnh toỏn khổ A4 (Viết bằng tay);

- Bản vẽ khổ giấy 297x840 và đúng vào quyển thuyết minh:

+ Mặt bằng múng (TL1/100 - 1/200, trong đú thể hiện một cỏch ước lượng những múng khụng yờu cầu tớnh toỏn)

+ Cột địa chất.

+ Cỏc cao độ cơ bản.

+ Cỏc chi tiết 2 múng M1 hoặc M2 và M3 ( TL 1/10 - 1/50) và cỏc giải phỏp gia cố nếu cú

+ Cỏc giải phỏp cấu tạo múng (giằng, khe lỳn, chống thấm).

+ Thống kờ vật liệu cho cỏc múng

+ Khung tờn bản vẽ.

Ghi chú : Đồ án này phải đợc giáo viên hớng dẫn thông qua ít nhất một lần

Giáo viên hớng dẫn

Móng nông trên nền tự nhiên.

I TàI liệu thiết kế

I.1 Tài liệu công trình:

- Tờn cụng trỡnh : Trường Đại Học Y …

- Đặc điểm kết cấu : Kết cấu nhà khung ngang BTCT kết hợp tường chịu lực gồm 3 khối,

1 khối 5 tầng, 1 khối 3 tầng và 1 khối 2 tầng

- Tải trọng tiờu chuẩn dưới chõn cỏc cột, tường (ghi trờn mặt bằng):

Ntc

0 = Ntt /n; Mtc

0 = Mtt /n; Qtc

0 = Qtt /n (n là hệ số vượt tải gần đỳng cú thể lấy chung n = 1,1 – 1,2 ở đõy chọn n = 1,15)

C1 : Ntc

0 = 58,26T ; Mtc

0 = 3,65 Tm ; Qtc

0 = 1,74 T T2 : Ntc

0 = 26,09 T/m ; Mtc

0 = 2,17 Tm/m ; Qtc

0 = 2 T/m

Chỳ ý: Nếu trong tài liệu thiết kế cú cỏc tổ hợp tải trọng tiờu chuẩn thỡ sử dụng trực tiếp

cỏc tổ hợp này để tớnh toỏn.

I.2 Tài liệu địa chất công trình:

- Phương phỏp khảo sỏt: Khoan lấy mẫu thớ nghiệm trong phũng, kết hợp xuyờn tĩnh (CPT) và xuyờn tiờu chuẩn (SPT)

- Khu vực xõy dựng, nền đất gồm 3 lớp cú chiều dày hầu như khụng đổi

Lớp 1 : số hiệu 5 dày a = 2,7 m

Lớp 2 : số hiệu 80dày b = 5,2 m

Lớp 3 : số hiệu 3 rất dày

Mực nước ngầm ở độ sõu 10 m

Lớp 1: cú cỏc chỉ tiờu cơ lý như sau:

Trong đất các cỡ hạt d(mm) chiếm (%)

W

>10 10

ữ5 5 ữ 2 2 ữ1 1 ữ

0,5

0,5

ữ0,25

0,25

ữ0,1

0,1

ữ0,05

0,05

ữ0,02

<0,0 2

- Lượng hạt cú cỡ > 0,5 mm chiếm 6+8,5= 14,5% <50% → Đất cát mịn

- Có qc = 6,3MPa= 630 T/m2 (tra bảng phụ lục trang 2- Bài giảng Nền và Múng - T.S

Nguyễn Đỡnh Tiến) đất cỏt mịn ở trạng thỏi chặt vừa , gần phớa xốp → e0 ≈ 0,65

e0 =

γ

γ ( 1 )

. n +W

0

) 1 (

e

W

n +

∆γ

=2,63.1.(1 0,185)

1 0,65

+ + = 1,89 T/m3

- Độ bóo hoà G =

0

.

e

W

∆ = 2,63.0,1850,65 = 0,75 cú → Đất cỏt mịn, chặt vừa, ẩm gần bóo

- Tra bảng ứng với qc = 630 T/m2 (lấy giỏ trị nhỏ ứng với cỏt bụi và trạng thỏi độ chặt

nghiờng về phớa xốp, giỏ trị lớn ứng với cỏt mịn chặt vừa)

Lớp 2: Số hiệu 80 có các chỉ tiêu cơ lý nh sau:

W

%

Wnh

c kg/cm2

Kết quả TN nén ép e ứng với

29,

Từ đó ta có:

- Hệ số rỗng tự nhiên:

e0 =

γ

γ ( )

-1 = 2, 71.1.(1 0, 415)

1,9

+

- 1 = 1,0

- Hệ số nén lún trong khoảng áp lực 100 – 200 Kpa:

a1-2 = 0,827 0,804

200 100

−

− = 0,023 10

-2

KPa

1

- Chỉ số dẻo A = 41,5 – 26,9 = 14,6 % → đất thuộc loại sột pha

- Độ sệt B =

A

W

W − d =29,5 - 26,9

14,6 ≈ 0,18< 0,5 → trạng thỏi dẻo cứng

qc = 3,89 MPa = 389 T/m2 → E0s = α.qc = 5 389 = 1495 T/m2 (lấy α = 4-6 ứng với sột pha)

Cựng với kết quả thớ nghiệm xuyờn tĩnh và chỉ số SPT N = 25 → đất cú tớnh chất xõy dựng tương đối tốt

Lớp 3: cú cỏc chỉ tiờu cơ lý như sau:

Trong đất các cỡ hạt d(mm) chiếm (%)

W

>10 10

ữ5 5 ữ 2 2 ữ1 1 ữ

0,5

0,5

ữ0,25

0,25

ữ0,1

0,1

ữ0,05

0,05

ữ0,02

<0,0 2

- Lượng hạt cú cỡ > 0,05 mm chiếm 0.5+ 2+ 20 + 28.5+16 = 67% >50% → Đất cát thô (cát to)

- Có qc = 4.9 MPa= 490 T/m2 (tra bảng phụ lục trang 2- Bài giảng Nền và Múng - T.S

Nguyễn Đỡnh Tiến) đất cỏt thụ ở trạng thỏi chặt vừa , gần phớa xốp → e0 ≈ 0,67

e0 =

γ

γ ( 1 )

. n +W

0

) 1 (

e

W

n +

∆γ

=2,64.1.(1 0,192)

1 0, 67

+ + = 1,88 T/m3

- Độ bão hoà G =

0

.

e

W

∆ = 2,64.0,1920,67 = 0,76 có 0,5 < 0,785 < 0,8 → Đất cát thô, chặt vừa, ẩm gần bão hoà

- Mô đun nén ép: Cát hạt thô α = 2 → E0 = α qc = 2,0.490 = 980 T/m2

- Tra b¶ng øng víi qc = 490 T/m2 , ϕ = 290 (lấy giá trị nhỏ ứng với cát bụi và trạng thái độ

chặt nghiêng về phía xốp, giá trị lớn ứng với cát thô chặt vừa)

lÊy ϕ = 290 → Lớp đất 3 là đất tốt

I.3 Tiªu chuÈn x©y dùng

- Độ lún cho phép đối với nhà khung chèn tường Sgh = 8 cm

- Chênh lún tương đối cho phép gh

L

S

∆

= 0,2% (Tra bảng).

- Hệ số an toàn : Lấy Fs = 2 (Nếu là nền đất cát không lấy được mẫu nguyên dạng thì lấy Fs

=3)

II Ph¬ng ¸n nÒn, mãng

- Tải trọng công trình không lớn Lớp đất trên cùng là cát pha, khá yếu và dày 5,4 m, ở

đây chọn giải pháp gia cố nền bằng cọc cát là khả thi.

- Móng BTCT dạng đơn dưới cột, móng băng BTCT dưới tường

- Các tường chèn, bao che có thể dùng móng gạch hay dầm giằng để đỡ

- Các khối nhà có tải chênh lệch được tách ra bởi khe lún

III VËt liÖu mãng, gi»ng, cäc c¸t

- Bê tông 250# → Rn = 1100 T/m2, Rk = 88 T/m2

- Thép chịu lực: AII → Ra =28000 T/m2

- Lớp lót: bê tông nghèo, mác 100, dày 10 cm

- Lớp bảo vệ cốt thép đáy móng dày 3 cm

- Chọn vật liệu làm cọc cát: Chọn loại cát hạt thô, sạch (hàm lượng SiO2 > 70%, Mica < 0,15% ),

- qui trình thi công đổ cát vào ống từng đợt, đầm hay rung tuỳ thuộc vào thiết bị

Tính chất vật lý của lớp đất sau khi gia cố bằng cọc cát: Giả thiết cọc cát chØ nén chặt đất

enc = 0,613 (theo kinh nghiệm enc≈ Δ(Wd+0,5A) hoặc đơn giản hơn là enc ≈ e0 – 0,3)

Ghi chú: Sau khi thi công cọc cát phải thí nghiệm (lấy mẫu, bàn nén, xuyên …) để xác định

IV Chọn chiều sâu chôn móng

hm - Tớnh từ mặt đất tới đỏy múng (khụng kể lớp BT lút), chọn hm =1,4 m

V Các đặc trng móng và nền

- Ký hiệu múng đơn dưới cột C1, C2 là M1, M2, múng băng dưới tường T3 là M3

- Chọn kớch thước múng (theo nguyờn tắc đỳng dần, M càng lớn thỡ tỷ lệ l/b càng lớn) M1 : b x l x h = 1,5x 2,4 x 0,5 (m)

M3 : b x h = 1,2 x 0,3 (m) (ở đõy chỉ làm vớ dụ với một múng M1)

- Đặc tr ng cọc cát

Chọn cọc cỏt cú đường kớnh d = 40 cm, mũi cọc cỏt hạ vào lớp đất 2 (cú tớnh chất xõy dựng tốt hơn) → chiều dài cọc cỏt hc = 4,0 m (cắm vào lớp 2 một đoạn 0,5 m), chiều dày lớp đệm 50 cm

- Diện tớch cần nộn chặt rộng hơn đỏy múng ≥ 0,2b về mỗi phớa

→ Fnc ≥ 1,4b.(l + 0,4.b)

≥ 1,4 1,5 ( 2,4 + 0,4 1,5) = 6,3 m2→ Chọn Fnc = 6,3 m2

- Số lượng cọc cỏt: n ≥

4 d2

F nc

0

0

1 e

e

e nc

+

−

6,3 3,14.0, 4 4

.

913 , 0 1

613 , 0 913 , 0 +

−

≈ 8 cọc

(nếu chọn d= 0,5m thì n= 6, khó bố trí hợp lý)

- Khoảng cỏch cỏc cọc cỏt tớnh theo giả thiết bố trớ tam giỏc đều:

L ≤ 0,952.d.

nc

e e

e

−

+ 0 0

1

= 0,952.0,4

613 , 0 913 , 0

913 , 0 1

−

+

= 0,96 m

→ Chọn khoảng cỏch cọc cỏt là lc = 0,9 m

- Bề dày lớp đệm cỏt hđ = 30 cm

- Bố trớ cọc cỏt: Bố trớ dạng lưới tam giỏc gần đều như hỡnh vẽ.

Ghi chỳ: Việc bố trớ cọc cỏt một cỏch hợp lý cũn phải căn cứ vào mặt bằng tổng thể.

Vớ dụ trường hợp trờn cú thể thờm 2 cọc 9; 10

VI áp lực (= - phản lực đất) dới đáy móng

- Giả thiết múng cứng, bỏ qua ảnh hưởng của múng bờn cạnh (vỡ bước cột > 2b dự kiến) và bỏ qua Q0 (vỡ Q0 nhỏ và hm đủ sõu ).

- Áp lực tiếp xỳc tiờu chuẩn dưới đỏy múng

p ≈ 0tc tb.hm

F

N

γ

1,5.2, 4+ = 22,6 T/m2

pmax = p +

W

Mtc0 = 22,6 + 9,1.62

1,5.2, 4 ≈ 28,9 T/m2

pmin = p -

W

Mtc0 = 22,6 - 9,1.62

1,5.2, 4 ≈ 16,3 T/m2

- áp lực gây lún pgl

pgl ≈ p−γ'h m= 22,6 – 1,8 1,4 ≈ 20,0 T/m2

- Phản lực đất tớnh toỏn tại đỏy múng (khụng kể bản thõn múng và lớp đất phủ lấp):

tt 82

p0max = p + 0

W

Mtt0 = 22,8 + 2

10,5.6 1,5.2, 4 ≈ 30,1 T/m2

p0min = p - 0

W

Mtt0 = 22,8 - 2

10,5.6 1,5.2, 4 ≈ 15,5 T/m2

VII Kiểm tra kích thớc đáy móng

VII.1 Kiểm tra sức chịu tải của nền

Tại đáy móng:

Điều kiện kiểm tra: p ≤ Rđ và pmax ≤ 1,2Rđ

Trong đú p đó tớnh trong bước VI và sức chịu tải của nền tớnh theo cụng thức:

Rđ = 0,5 . ' m .

s

A b B h C c F

γ + γ +

A = N nγ i m ; B = Nq nq iq mq ; C = Nc nc ic mc

- Với ϕ1 = 100 → N = 1,04 ; Nq = 2,69 ; Nc = 9,6 (Tra bảng 21 - phụ lục BG Nền

và Múng - T.S Nguyễn Đỡnh Tiến)

nγ = 1 - 0,2.

l

b = 1 - 0,2.1,52, 4= 0,875; nq =1; nc = 1+ 0,2.

l

b =1 + 0,2.1,52, 4 = 1,125 và

mi = i=iq = ic= 1 →cờng độ chịu tải của nền đất tự nhiên:

R0đ = 0,5.1, 04.0,875.1,8.1,5 2, 69.1,8.1, 4 9, 6.0,8.1,125

2

= 8,3 T/m2

Giả thiết rằng sau khi gia cố, cỏc thớ nghiệm kiểm định lại cho biết: Rđ ≈ 3 R0 đ

→ Rđ = 3.8,3 ≈ 25 T/m2 Vậy p ≤ Rđ ( 22,6 T/m2 < 25 T/m2 ),

pmax ≤ 1,2.Rđ ( 28,9 T/m2 < 1,2 25 = 30 T/m2 )→ 2 vế khụng quỏ chờnh lệch

→ Nền đất dưới múng đủ sức chịu tải, kớch thước móng và cọc cát chọn như trờn coi

là hợp lý.

-Kiểm tra lớp đất d ới mũi cọc cát

Tại độ sõu 5,6 m cú:

+ Ứng suất do trọng lượng bản thõn: σbt = γ’.h m + γgc h gc

γgc – dung trọng riờng của nền đất sau khi gia cố, cú thể tớnh gần đỳng như sau:

γgc =

F

) F F (

Fcỏt +γ1 − cỏt

γ

Fcỏt – diện tớch phần gia cố cọc cỏt

F – diện tớch tớnh trờn một ụ tam giỏc vựng gia cố

vỡ γ1 = γcỏt = 1,8 T/m3→σbt = 1,8 1,4 + 1,8 4,5 =10,08 T/m 2

+ ứng suất do tải trọng ngoài gây ra σ2 = k 0 (p-γ’.h m )= k 0 p gl

ta có z/b = 4,5/1,5 = 3; l/b = 2,4/1,5 =1,6 → k 0 = 0,079→ σ2 = 0,079.20 = 1,6 T/m2

vậy σbt > 5 σ2→ không cần kiểm tra lớp đất dưới đáy cọc cát

(Nếu dưới lớp đất dưới nền gia cố yếu thì cần phải kiểm tra cường độ đất nền tại bề mặt lớp đất này Cách tính tương tự như phần ví dụ tính đệm cát, thường thì ít kiểm tra điều kiện này vì xem rằng cọc cát gia cố hết tầng chịu nén).