thuyết minh đồ án nền móng

Theo kết quả khảo sát địa chất công trình khu đất xây dựng tương đối bằng phẳng Từ trên xuống dưới gồm các lớp đất có chiều dày ít thay đổi trong toàn bộ mặt bằng + Độ bão hoà của đất

ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG PHẦN I-SỐ LIỆU THIẾT KẾ 1.1.Nhiệm vụ được giao: Số liệu đề bài cho như sau

Độ ẩm tự nhiên W

Giới hạn nhão Wnh

Giới hạn dẻo

Wd

Góc nội ma sát

Lực dính đơn vị

Trị số SPT N30 (g/cm3) (%) (%) (%) (độ) (Kg/cm2)

34 Sét

11 Á cát

(T) (T.m) (T) (T) (T.m) (T) (T) (T.m) (T) (T) (T.m) (T)

28 85.20 1.95 1.52 94.60 4.20 1.85 80.40 2.70 1.50 89.50 3.80 1.75

PHẦN II-PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT CÔNG

TRÌNH

Theo kết quả khảo sát địa chất công trình khu đất xây dựng tương đối bằng phẳng

Từ trên xuống dưới gồm các lớp đất có chiều dày ít thay đổi trong toàn bộ mặt bằng

+ Độ bão hoà của đất : G = =

= 1.00 đây là lớp đất bão hoà nước( G >

0.8)

Từ các đánh giá về trạng thái lớp đất trên nhận thấy đây là lớp đất có thể làm nền cho

móng được,nhưng vì đây là lớp đất ở trạng thái bão hoà nước nên phải có các biện pháp

tiến hành xử lí nền trước khi đặt móng công trình

II.2 Lớp đất thứ hai : Á cát chiều dày lớp 4m

+ Độ bão hoà của đất : G = =

= 0.98 đây là lớp đất bão hoà nước( G >

0.8)

Từ các đánh giá về trạng thái lớp đất trên nhận thấy đây là lớp đất có thể làm nền cho

móng được,nhưng vì đây là lớp đất ở trạng thái bão hoà nước nên phải có các biện pháp

tiến hành xử lí nền trước khi đặt móng công trình

II.3 Lớp đất thứ ba : Cát hạt vừa chiều dày lớp vô cùng

+ Độ rỗng tự nhiên: 0.55 e0 0.6720.7 Cát ở trạng thái chặt vừa

+ Độ bão hoà của đất : G =

= = 0.95 đây là lớp đất bão hoà nước( G >

II.4 Đề xuất lựa chọn sơ bộ phương án móng:

Từ những đánh giá trên ta có thể đưa ra 2 phương án móng như sau:

Phương án 1: Móng nông trên nền thiên nhiên

Phương án 2: Sử dụng móng cọc bê tông cốt thép

PHẦN III-THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN NỀN MÓNG

I Thiết kế và tính toán móng nông:

I.1 Thiết kế và tính toán móng nông tại cột giữa:

429,0

9,0)(

5,11)(

R R

k bt

n b

MPa R

R

MPa R

γ(

2

1

II t

d tc

DC Bh

+ m2=1.0 Giả sử công trình thuộc loại kết cấu cứng

+ ktc=1 vì chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo kết quả thí nghiệm trực tiếp với đất

Tra bảng với lớp đất có =150,ta có

Vì móng chịu tải trọng lệch tâm nên ta tăng diện tích đế móng lên bằng cách nhân với hệ

số k=1.2:

F*=Fx1.2=3.95(m2)

Chiều dài đáy móng là : a=F*

/b=3.95/2.0=1.97(m) Chon a=2.0(m)

Ta xác định ứng suất dưới đáy móng

0

max,min

6 (1 ) γ

tc tc tc

24.30(T/m ) 2

4.Kiểm tra móng theo điều kiện biến dạng

-Áp lực trung bình dưới đáy móng:

-Áp lực gây lún tại đáy móng:gl  P .h m 24.30 1.97 1.5  21.35( /T m2)

-Chia nền đất dưới đế móng thành những lớp phân tố nhỏ có chiều dày:

Độ sâu zi bt z l/

b z/b ko

gl z



Pi Pi+1 ei ei+1 Si

2 max

2 min

26.45(T/m ) 22.15(T/m )

Vậy móng thỏa điều kiện biến dạng lún

5 Tính toán chiều cao móng:

Như ở trên ta giả sử chọn hm=0.6m Chọn abv=0.05m Tiến hành kiểm toán điều kiện chọc

P xt  10.89 ,T P cx  352.69T, Thỏa điều kiện chống chọc thủng móng

Vậy chọn chiều cao móng hm=0.6m là hợp lý

6 Tính toán điều kiện mô men:

 Tính toán mô men trong móng:

2 3 2

149.8

0.022 11.5 10 2.0 0.55

I I m

II II m



 Với As =9.94 (cm2):

Tra bảng chọn n = 13 cây thép Φ10 có As = 10.21 (cm2) (Dư 2.64%)

I.2 Thiết kế và tính toán móng nông tại cột biên:

429,0

9,0)(

5,11)(

R R

k bt

n b

MPa R

R

MPa R

γ(

2

1

II t

d tc

DC Bh

+ m2=1.0 Giả sử công trình thuộc loại kết cấu cứng

+ ktc=1 vì chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo kết quả thí nghiệm trực tiếp với đất

Tra bảng với lớp đất có =150,ta có

Ta xác định ứng suất dưới đáy móng

0

max,min

6 (1 ) γ

Với 0 0

2.70 1.50 0.6

0.04 80.40

tc tc tc

4.Kiểm tra móng theo điều kiện biến dạng

-Áp lực trung bình dưới đáy móng:

-Áp lực gây lún tại đáy móng:gl  P .h m 23.10 1.97 1.5  21.20( /T m2)

-Chia nền đất dưới đế móng thành những lớp phân tố nhỏ có chiều dày:

Độ sâu zi bt z l/

b z/b ko

gl z

2 min

27.15(T/m ) 21.17(T/m )

Vậy móng thỏa điều kiện biến dạng lún

5 Tính toán chiều cao móng:

Như ở trên ta giả sử chọn hm=0.6m Chọn abv=0.05m Tiến hành kiểm toán điều kiện chọc

P xt  40.04 ,T P cx  389.81T , Thỏa điều kiện chống chọc thủng móng

Vậy chọn chiều cao móng hm=0.6m là hợp lý

6 Tính toán điều kiện mô men:

 Tính toán mô men trong móng:

2 3 2

1153.8

0.166 11.5 10 2.0 0.55

I I m

II II m

Tra bảng chọn n = 13 cây thép Φ10 có As = 10.21 (cm2) (Dư 2.64%)

II Thiết kế và tính toán móng cọc đài thấp:

II.1 Thiết kế và tính toán móng cọc cho cột giữa:

1 Chọn vật liệu làm cọc và đài cọc:

+ Đài cọc: Chọn bê tông mác 200 Rb=11.5 Mpa, Rbt=0.9 Mpa

+ Cọc: Chọn bê tông mác 250 Rb=14.5 Mpa, Rbt=1.05 Mpa

+ Cốt thép chịu lực chọn AII có Rs=280 Mpa, thép đai chọn AI có Rs=225 Mpa



i si f p

p R S P

- Lấy chiều dài cọc trong đài 500mm Trong đó: 100mm là chiều dài cọc ngàm trong

đài, 400mm là chiều dài đập đầu cọc

- Chiều dài cọc nằm trong đất: Lc=L-0.5-0.1=9.4m

2.2 Chọn kích thước đài cọc

- Giả sử chọn kích thước đài cọc là 1.55x1.55m Chiều cao đài cọc h=1m

- Dưới đáy đài cọc làm lớp bê tông lót đá 4x6 dày 10cm

3 Chọn chiều sâu chon đài cọc:

- Giả sử chọn chiều sâu chôn đài cọc 1.2m

- Điều kiện để tính toán theo móng cọc đài thấp theo công thức sau:

Ta thấy thỏa mãn điều kiện móng cọc đài thấp

4 Tính toán sức chịu tải của cọc đơn:

4.1 Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu:

vl b b s s

Trong đó: + Ab: Diện tích tiết diện ngang của cọc: Ab=0.25x0.25=0.0625m2

+ Rb=14.5 Mpa, cường độ chịu nén của bê tông chế tạo cọc

+ Rs=280 Mpa, cường độ chịu kéo của thép cọc

+ As=0.0008 m2, giả sử chọn 4Ø16

+ φ=1, hệ số uốn dọc Cọc đi qua các lớp đất tốt có thể lấy bằng 1

Thay số vào tính toán ta có: Qvl=113.03T

4.2 Xác định sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý đất nền:

 N tt : Tổng lực đứng kể đến cao trình đáy đài

 P tt : Sức chịu tải tính toán của cọc

61.48

43.92( ) 1.4

(ta lấy hệ số tin cậy: ktc=1.4)

- Tổng lực đứng tác dụng xuống cọc tại đáy đài: lấy γbt=2.5T/m3

94.6 1.1 1.55 1.55 1 2.5 1.1 0.2 (1.55 1.55 0.5 0.4) 1.97102.16(T)

Theo điều 4.4.12 TCXDVN 189-1996 khoảng cách từ mép đến đáy đài không nhỏ hơn 10

cm Vậy khoảng cách trên là hợp lý

Bố trí như hình vẽ:

6 Kiểm tra tải trọng tác động lên đầu cọc:

Diện tích đáy đài cọc: 2

2.40 ( )

dd

Xát định trọng lượng mặt cắt quy ước:

- Trọng lượng của đài:

102.15 6.05 0.375

4 4 0.375

tt tt tt

c

i

M y N

N  T > 0 nên không phải kiểm tra điều kiện chống nhổ

8 Kiểm tra cường độ của đất nền tại mặt phẳng mũi cọc:

Chiều cao khối quy ước: H qu L c h 9.4 1.3 10.70( )   m

Trọng lượng của khối móng qui ước:

 Trọng lượng của đài và cọc:

tc qu tc qu

Vậy ứng suất dưới đáy móng khối quy ước thỏa mãn điều kiện ổn định của đất

9 Kiểm tra độ lún của khối móng qui ước:

Áp lực bản thân ở đáy khối móng qui ước do trọng lượng của khối móng qui ước

Chia đất nền dưới đáy khối móng qui ước thành các lớp bằng nhau và bằng

 

2.900.58

lớp

Độ sâu zi

(T/m2)

Biểu đồ ứng suất bản thân và ứng suất gây lún đáy khối móng quy ước

10.Tính toán đài cọc:

10.1 Kiểm tra điều kiện xuyên thủng:

- Dựa vào hình vẽ tháp xuyên thủng ta thấy đài móng không bị xuyên thủng Vậy ta chọn

chiều cao đài cọc theo cấu tạo

- Chọn chiều cao đài h=1m

10.2.Tính cốt thép cho đài cọc:

10.2.1 Xét mặt cắt I-I:

Sơ đồ tính toán nội lực mặt cắt I-I

tháa m·n ®iÒu kiÖn hµm l-îng cèt thÐp tèi thiÓu

Ta lÊy theo hµm l-îng cèt thÐp tèi thiÓu.

Kiểm tra hàm lượng cốt thép: min

tháa m·n ®iÒu kiÖn hµm l-îng cèt thÐp tèi thiÓu

Ta lÊy theo hµm l-îng cèt thÐp tèi thiÓu.

=> As= 7.36 (cm2):

Tra bảng chọn n =10 cây thép Φ10 có As = 7.85 (cm2) (Dư 6.24%)

11.Kiểm tra cường độ cọc khi cẩu lắp:

 Mô-men do trọng lượng bản thân cọc gây ra khi cẩu lắp:

Sơ đồ tính và tải trọng khi cọc được cẩu 2 móc

Nhận xét: ta thấy mômen lớn nhất xuất hiện trong trường hợp cẩu lắp có bệ đở:

1 0.70 2 0.61

M  T m M  T m Khi tính thép ta dùng giá trị mômen lớn nhất để

thiết kế cho cả cọc Do đó để thuận tiện cho việc bố trí móc treo ta bố trí cốt treo cho cọc

tại vị trí cách đều 2 đầu cọc một đoạn 0.207l 2.1 m 

Tính thép cho cả 2 cọc:

Vì mômen lớn nhất xuất hiện trên cọc xuất hiện khi cẩu 1 móc nên ta dùng giá trị

mômen này để tính toán Đồng thời để đảm bảo cho cọc chịu được tải trọng động khi vận

chuyển và cẩu lắp ta nhân giá trị mômen này với hệ số vượt tải:

b o s

i si f p

p R S P

Đoạn neo thép móc cẩu: Chọn ln 30  480500(mm)

II.2 Thiết kế và tính toán móng cọc cho cột biên:

1 Chọn vật liệu làm cọc và đài cọc:

+ Đài cọc: Chọn bê tông mác 200 Rb=11.5 Mpa, Rbt=0.9 Mpa

+ Cọc: Chọn bê tông mác 250 Rb=14.5 Mpa, Rbt=1.05 Mpa

+ Cốt thép chịu lực chọn AII có Rs=280 Mpa, thép đai chọn AI có Rs=225 Mpa

2 Chọn kích thước cọc và đài cọc:

a Chọn kích thước và tiết diện cọc

- Chọn cọc bê tông đúc sẵn, thi công theo phương pháp đóng bằng búa diesel Cọc ngàm vào lớp đất tốt tối thiểu 2->3m

- Cọc có kích thước 0.25x0.25m, L=10m

- Lấy chiều dài cọc trong đài 500mm Trong đó: 100mm là chiều dài cọc ngàm trong

đài, 400mm là chiều dài đập đầu cọc

- Chiều dài cọc nằm trong đất: Lc=L-0.5-0.1=9.4m

b Chọn kích thước đài cọc

- Giả sử chọn kích thước đài cọc là 1.55x1.55m Chiều cao đài cọc h=1m

- Dưới đáy đài cọc làm lớp bê tông lót đá 4x6 dày 10cm

3 Chọn chiều sâu chon đài cọc:

- Giả sử chọn chiều sâu chôn đài cọc 1.2m

- Điều kiện để tính toán theo móng cọc đài thấp theo công thức sau:

Ta thấy thỏa mãn điều kiện móng cọc đài thấp

4 Tính toán sức chịu tải của cọc đơn:

4.1 Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu:

vl b b s s

Trong đó: + Ab: Diện tích tiết diện ngang của cọc: Ab=0.25x0.25=0.0625m2

+ Rb=14.5 Mpa, cường độ chịu nén của bê tông chế tạo cọc

+ Rs=280 Mpa, cường độ chịu kéo của thép cọc

+ As=0.0008 m2, giả sử chọn 4Ø16

+ φ=1, hệ số uốn dọc Cọc đi qua các lớp đất tốt có thể lấy bằng 1

Thay số vào tính toán ta có: Qvl=113.03T

4.2 Xác định sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý đất nền:

- Sức chịu tải nén:

Với:

 Chu vi cọc: u=4x0.25 =1.0(m)

 N tt : Tổng lực đứng kể đến cao trình đáy đài

 P tt : Sức chịu tải tính toán của cọc

61.48

43.92( ) 1.4

(ta lấy hệ số tin cậy: ktc=1.4)

- Tổng lực đứng tác dụng xuống cọc tại đáy đài: lấy γbt=2.5T/m3

94.6 1.1 1.55 1.55 1 2.5 1.1 0.2 (1.55 1.55 0.5 0.4) 1.97102.16(T)

Theo điều 4.4.12 TCXDVN 189-1996 khoảng cách từ mép đến đáy đài không nhỏ hơn 10

cm Vậy khoảng cách trên là hợp lý

6 Kiểm tra tải trọng tác động lên đầu cọc:

Diện tích đáy đài cọc: 2

2.40 ( )

dd

Xát định trọng lượng mặt cắt quy ước:

- Trọng lượng của đài:

- Tổng trọng lượng của đài, đoạn cột tính từ mặt đất thiên nhiên trở xuống và đất tác dụng lên cốt đế đài:

97.05 5.55 0.375

4 4 0.375

tt tt tt

c

i

M y N

N  T > 0 nên không phải kiểm tra điều kiện chống nhổ

8 Kiểm tra cường độ của đất nền tại mặt phẳng mũi cọc:

Chiều cao khối quy ước: H qu L c h 9.4 1.3 10.70( )   m

Trọng lượng của khối móng qui ước:

 Trọng lượng của đài và cọc:

tc qu tc qu

Vậy ứng suất dưới đáy móng khối quy ước thỏa mãn điều kiện ổn định của đất

9 Kiểm tra độ lún của khối móng qui ước:

Áp lực bản thân ở đáy khối móng qui ước do trọng lượng của khối móng qui ước

Chia đất nền dưới đáy khối móng qui ước thành các lớp bằng nhau và bằng

 

2.900.58

lớp

Độ sâu zi

Tổng độ lún tại lớp thứ 5 S=3.05(m)< S 8 cm Thỏa mãn điều kiện biến dạng lún

Biểu đồ ứng suất bản thân và ứng suất gây lún đáy khối móng quy ước

10.Tính toán đài cọc:

10.1 Kiểm tra điều kiện xuyên thủng:

- Dựa vào hình vẽ tháp xuyên thủng ta thấy đài móng không bị xuyên thủng Vậy ta chọn

chiều cao đài cọc theo cấu tạo

- Chọn chiều cao đài h=1m

10.2.Tính cốt thép cho đài cọc:

m·n ®iÒu kiÖn hµm l-îng cèt thÐp tèi thiÓu

Tra bảng chọn n =13 cây thép Φ12 có As = 14.70 (cm2) (Dư 5.85%)

10.2.2 Xét mặt cắt II-II:

Sơ đồ tính toán nội lực mặt cắt I-I

Chọn lớp bê tông bảo vệ a=0.05m

11.5 10 1.55 0.95

II II m

tháa m·n ®iÒu kiÖn hµm l-îng cèt thÐp tèi thiÓu

Ta lÊy theo hµm l-îng cèt thÐp tèi thiÓu.

=> As= 7.36 (cm2):

Tra bảng chọn n =10 cây thép Φ10 có As = 7.85 (cm2) (Dư 6.24%)

11.Kiểm tra cường độ cọc khi cẩu lắp:

 Mô-men do trọng lượng bản thân cọc gây ra khi cẩu lắp:

 Trường hợp cẩu 2 móc:

Sơ đồ tính và tải trọng khi cọc được cẩu 2 móc

Nhận xét: ta thấy mômen lớn nhất xuất hiện trong trường hợp cẩu lắp có bệ đở:

1 0.70 2 0.61

M  T m M  T m Khi tính thép ta dùng giá trị mômen lớn nhất để

thiết kế cho cả cọc Do đó để thuận tiện cho việc bố trí móc treo ta bố trí cốt treo cho cọc

tại vị trí cách đều 2 đầu cọc một đoạn 0.207l 2.1 m 

Tính thép cho cả 2 cọc:

Vì mômen lớn nhất xuất hiện trên cọc xuất hiện khi cẩu 1 móc nên ta dùng giá trị

mômen này để tính toán Đồng thời để đảm bảo cho cọc chịu được tải trọng động khi vận

chuyển và cẩu lắp ta nhân giá trị mômen này với hệ số vượt tải:

 2

0.062 14.5 250 220

176.59 280

b o s