đồ án nền móng hướng dẫn cụ thể

Kích thước b=2m lớn hơn = Phương án trên không kinh tế - Dựa vào bảng thống kê địa chất trên và phần tính toán móng nông là không thỏa,nên ta chọn biện pháp móng cọc ép bê-tông cốt thép

m 2

Chỉ số SPT

Từ - đến L1 2.5 Sét pha

cát, xám đen, mềm

25 1,873 0,938 2,667 0,777 43,7 85,1 Không dẻo - 28o 0,019 6-10

L4 55.5 Cát vừa

đến mịn, nâu đỏ, chặt vừa

Với =1 ,=1, = 1

+ m=1 –Hệ số điều kiện làm việc

+ b –chiều rộng của đáy móng;

+ γ1 –Trọng lượng đơn vị thể tích của đất nằm trên mức đáy móng;

+ γ2 –Trọng lượng đơn vị thể tích của đất ở đáy móng;

+ c –Lực dính đơn vị của đất ở đáy móng;

Các hệ số A,B,D phụ thuộc góc ma sát trong ⱷ của nền

Kích thước b=2m lớn hơn = Phương án trên không kinh tế

- Dựa vào bảng thống kê địa chất trên và phần tính toán móng nông là không thỏa,nên ta chọn biện pháp móng cọc ép bê-tông cốt thép đổ tại chổ là hợp lí nhất và thỏa điều kiện về kỹ thuật và kinh tế,vì tải trọng công trình tác dụng xuống móng khá lớn Hơn nữa hiện nay biện pháp sử dụng cọc BTCT được sử dụng rộng rãi Vậy nên ta chọn phương án cọc BTCT thiết kế cho toàn bộ công trình.

3/ Thiết kế phương án móng sâu:

A PHƯƠNG ÁN MÓNG CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP TRÊN NỀN THIÊN NHIÊN

- Dựa vào bảng thống kê địa chất trên và phần tính toán móng nông là không thỏa,nên ta chọn biện pháp móng cọc ép bê-tông cốt thép đổ tại chổ là hợp lí nhất và thỏa điều kiện về kỹ thuật và kinh tế,vì tải trọng công trình tác dụng xuống móng khá lớn Hơn nữa hiện nay biện pháp sử dụng cọc BTCT được sử dụng rộng rãi Vậy nên ta chọn phương án cọc BTCT thiết kế cho toàn bộ công trình

-Chiều sâu đặt dáy dài -2 m so với mặt đất tự nhiên

-Chọn chiều dài cọc L=28m gồm 3 đoạn cọc nối lại (

-Chọn chiều sâu ngàm trong đài là 0.72 m

+ Chiều dài cọc được neo vào đài là 0.15m

Thỏa điều kiện hàm lượng thép

II Đánh giá sức chịu tải của cọc:

III Kiểm tra móng cọc làm việc đài thấp

Trong đó: ⱷ, γ –Góc ma sát trong và dung trọng đất từ đáy đài trở lên

–Tổng tải trọng ngang tính toán

b –Cạnh đáy móng đài theo phương vuông góc tải trọng ngang, chọn b=2m



Thỏa điều kiện móng đài thấp

IV.Xác định sức chịu tải của cọc:

IV.1.Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu

φ -Hệ số uốn dọc của cọc

Rb –Cường độ chịu nén của bê tông Rb=170 Kgf/cm2

Rs –Cường độ chịu nén của cốt thép Rs=3650 Kgf/cm2

As –diện tích tiết diện ngang của cốt thép dọc trong cọc:

Ab –Diện tích tiết diện ngang của bê tông trong cọc ( đã trừ diện tích cốt thép):

Qp: Sức chịu tải cực hạn do kháng mũi

FSs hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên, lấy bằng 1.5-2.0

FSp Hệ số an toàn cho sức kháng mũi lấy bằng 2.0 - 3.0

U – chu vi diện tích cọc; U=4x0.35=1.4 m

Fsi – Lực ma sát đơn vị ở giữa lớp đất thứ i tác dụng lên cọc

Li –chiều dài của lớp đất thứ i mà cọc đi qua

-Lực ma sát đơn vị được tính như sau:

Ap –diện tích tiết diện ngang của mũi cọc; Ap=0.35x0.35=0.1225m2

qp –cường độ đất nền dưới mũi cọc

* Theo Vesic (1973)

qp=c*Nc+Nq *σ’v+γ*d*Nγ

c –Lực dính của đất dưới mũi cọc

σ’v-Ứng suất có hiệu theo phương thẳng đứng do đất nền gây ra tại cao trình mũi cọc

d –Cạnh góc vuông hoặc đường kính của cọc tròn

γ –trọng lượng riêng của đất dưới mũi cọc

Nc , Nq , Nγ –Hệ số sức chịu tải phụ thuộc vào góc ma sát trong của đất dưới mũi cọc

Mũi cọc cắm vào lớp đất thứ L4 là lớp có φ=290

σ’v= 2.5 x 18.53 + 12 x 10.02 + 13 x 9.38 + 9.87 x 2.28= 311 ( KN/m2)

IV.3.Sức chịu tải của cọc theo kết quả xuyên tiêu chuẩn (SPT)

* Sức chịu tải cho phép của cọc theo công thức của nhật bản:

Na –Chỉ số SPT của đất dưới mũi cọc; Na=17.5

Ap –diện tích tiết diện mũi cọc; Ap=0.35 x 0.35=0.1225 m2

Ns-Chỉ số SPT của lớp đất rời bên thân cọc; Ns1=8

Nc –Chỉ số SPT của lớp đất dính bên thân cọc; Nc=23

Ls –Chiều dài đoạn cọc nằm trong đất rời; Ls1=13m ;

Lc –Chiều dài đoạn cọc nằm trong đất dính; Lc= 12m

U – chu vi của tiết diện cọc; u=4x0.35=1.4 m

α –hệ số, phụ thuộc vào phương pháp thi công cọc

Cọc bê tông cốt thép thi công bằng phương pháp đóng: α=30

Vậy Pt=min(Pvl ;QSPT; Qa)=min(352.4 ; 186.3 ;144.4 )=144.4 (T)

Ta chọn Sức chịu tải của cọc QTK=Qa=144.4 T

IV.4.Tính toán số lượng cọc và bố trí cọc

N t =4050kN=405T; M t =90kN = 9T; H t =50kn=5T

xác định kích thước đài cọc:

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

–Hệ số xét đến do moment và lực ngang tại chân cột,trọng đài và đất nền trên đài Thường ; Chọn

–Sức chịu tải của cọc

–Tổng tải trọng thẳng đứng tác dụng tại trọng tâm tiết diện đài cọc

-Trọng lượng của đài và đất trên đài:

-Khoảng cách mép cọc ngoài cùng đến mép ngoài đài >= max (100;)=250 (mm)

-Khoảng cách tim cọc đến mép ngoài cùng đài 450 (mm) > D2=400 (mm)

-Khoảng cách tim cọc theo phương X;Y= (36)Dc=1700 (mm)

-Chiều cao đáy đài Hđ=-2 (m)

-Diện tích thực tế đáy đài F= 2,6 x 2,6 =6.76 m2

-Trọng lượng tính toán của đài và đất trên đài:

-Tổng lực tác dụng tại cao trình đáy đài:

= Nt + = 405+32.7= 437.7 (T)

IV.6.Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc

Kiểm tra phản lực đầu cọc

Điều kiện :

Pmax= ++

Pmin=- -

Nc – số lượng cọc; n=4

N–Tổng tải trọng thẳng đứng tính toán tại đáy đài: N=437.7

xi; yi –Khoảng cách từ tim cọc thứ i đến trục đi qua trọng tâm các cọc tại mặt phẳng đáy đài

ymax –Khoảng cách từ trọng tâm cọc chịu nén nhiều nhất

ymin –Khoảng cách từ trọng tâm cọc chịu kéo nhiều nhất

Mx–Tổng moment tại đáy đài quay quanh trục x tại trọng tâm nhóm cọc

My–Tổng moment tại đáy đài quay quanh trục y tại trọng tâm nhóm cọc

bt:gama bê-tông lấy bằng 25 (KN/m3)

Pmax+Gc[P]= 115.03 + 11.2= 126.23 (T) < 144.4 (T)→ Thỏa điều kiện

IV.7.Kiểm tra cọc làm việc theo nhóm

IV.8.Kiểm tra cường độ đất nền dưới mũi cọc

Chiều dài cọc tính từ dáy móng: Lc=27,28 m

Xác định góc mở rộng so với trục thẳng đứng kể từ mép ngoài của hàng cọc biên :

==

= 23042’

= = 5055’30’’ (đối với cọc đóng)

Lqu=L’+2Lc*tag

Lc:chiều dài cọc làm việc 27,28 m

L’:khoảng cách từ mép ngoài cọc theo phương X=2.1 m

Lqu= )= 7,76 (m)

Bqu=B’ + 2Lc*tag

Lc:chiều dài cọc làm việc 27,28 m

B’:khoảng cách từ mép cọc theo phương Y=2.1 m

Bqu= 5055’30’’)= 7,76 (m)

-Diện tích móng qui ước:

IV.9.Xác định ứng suất dưới đáy hố móng

* Kiểm tra đối với nội lực N t = 405T, M t = 9Tm, H t = 5T

-Khối lượng đất trong móng quy ước:

Qđ=Fqui=

Trong đó:

Fqu: diện tích đài qui ước

Hi,i:chiều cao của cọc ứng với dung trọng từng lớp đất

-Khối lượng đất bị cọc đài chiếm chỗ:

-Khối lượng cọc và đài bê-tông:

bt: gama bê-tông lấy bằng 2,5 (T/m3)

-Tổng khối lượng trên móng qui ước:

-Độ lệch tâm theo phương X:

-Ứng suất trung bình ở khối đáy móng:

→ Rtc=175.94 (T/m2)

→Rtc= 1,2 x 175.94=211.128

→

→ Vậy đất nền tại mũi cọc đủ khả năng chịu lực

IV.10.Kiểm tra độ lún của móng

-Điều kiện phải thỏa: S ≤ Sgh

-Độ lún cho phép [ Sgh]=8cm

Trong đó:

S: Độ lún ổn định của móng

Độ lún của đất nền dưới mũi cọc được xác định theo phương pháp cộng lún từng lớp phân

-Ứng suất bản thân tại cao trình đáy móng:

IV.11.Tính toán thép trong cọc:

Chọn cọc dài 28m gồm 3 đoạn cọc (một đoạn dài 8m và 2 đoạn dài 10m).Dựa vào sơ đồ cẩu cọc khi vận

chuyển, sắp xếp cọc trong bãi, cẩu cọc khi cọc đóng để tính cốt thép trong cọc Tải trọng tác dụng lên cọc để tính toán thép chủ yếu là do trọng lượng bản thân cọc

Tải trọng tác dụng lên cọc:

Qt= Fcbtnkđ= (T/m)

Do bố trí thép đối xứng nên khi vận chuyển hoặc sắp xếp trong bãi, chọn

vị trí móc cẩu hoặc gối đỡ cách chân cọc một khoảng a sao cho Mgối=Mnhịp

Mmax = 1.49 T.m

Qmax = 2.03 T

→Vậy thỏa điều kiện hàm lượng

IV.12.Tính toán thép chịu lực cắt (thép đai):

Lực cắt lớn nhất: Qmax = 2.25 T = 2250 Kg

Giả thiết hàm lượng cốt thép tối thiểu: 6, đai hai nhánh n=2, Aws = 0.57 cm2

Bêtông B30: Rb = 170daN/cm2 , Rbt = 12daN/cm2

Thép đai CI có: Rs = 2250 kgf/cm2, Es = 2.1x106 kgf/cm2, Rsw= 1750daN/cm2, φb2 = 2, φn = 0, ,φb3 = 0,6 (bêtông nặng), φb4=1.5

Bỏ qua ảnh hưởng của cánh T →f=0

b4-là hệ số lấy bằng 1.5 đối với bê-tông nặng

→Thỏa điều kiện chịu nén

-Kết luận:bố trí cốt đai ,2 nhánh,khoảng cách s=8

-Phần đầu cọc và mũi cọc chịu lực xung kích nhiều nhất, nên bố trí cốt đai với khoảng cách 50mm, Phần đầu cọc chịu tải trực tiếp tải trọng búa, nên bố trí thêm thép gia cường 4 lớp mỗi lớp cách nhau 50mm Mũi cọc dùng để xuyên thủng các tầng cứng hay các dị vật, do đó tại mũi cọc bố trí thép định hướng hàn vào thép chịu lực

-Thay h0=1m vào:

Bbt=

→Pcx=0.75 x 103 x 6 x1=463.5 (T)

→Pcx=463.5>Pxt=436 →Thỏa điều kiện chọc thủng

IV.14 Kiểm tra ổn định đất nền xung quanh cọc

Cọc vuông có kích thước d = 0.35m < 0.6m

Vậy theo điểm G1, phụ lục G, TCXD 205-1998 không cần kiểm tra ổn định đất nền xung quanh cọc

IV.15.Xác định nội lực và bố trí thép cho đài cọc

Tínhthép đặt theo phương I-I:

Momet tương ứng với mặt ngàm I-I

Số thanh thép cần bố trí

Chọn thép ø 18 để bố trí: 17ø18 =17*2.545 = 43.265 cm2>As= 26.78 cm2

Kiểm tra hàm lượng thép

Bêtông B30 có: Rb = 170 daN/cm2 Rbt = 12 daN/cm2

Chọn khoảng cách giữa hai tim thép a = 15cm

Số thanh thép cần bố trí

Chọn khoảng cách giữa hai tim thép a = 15cm

Số thanh thép cần bố trí

Chọn thép ø 18 để bố trí: 17ø18 =17*2.545 = 43.265 cm2>As= 26.78 cm2

Kiểm tra hàm lượng thép

Bêtông B30 có: Rb = 170 daN/cm2 Rbt = 12 daN/cm2

Kiểm tra hàm lượng thép:

Thỏa điều kiện hàm lượng thép

II Đánh giá sức chịu tải của cọc:

II.1 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu:

II.2.Sức chịu tải của cọc theo cơ lý:

[Theo TCVN 205:1998]

Trong đó: - m là hệ số điều kiện làm việc lấy m=1

- là hệ số làm việc của đất dưới mũi cọc lấy

- là diện tích mũi mm2 =0.29 m2

- là hệ số làm việc của đất ở mặt bên của cọc

- là ma sát bên của đất thứ i lên cọc, lấy theo bảng A2

+

+

+

- là cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc tra theo [bảng A1 TCVN – 205:1995]

- Chiều sâu mũi tại mũi cọc là 27,25m => = 930 (T/m2)

=

II.3.Xác định sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ của đất nền: [theo phụ lục B TCVN 205:1998]

-Sức chịu tải cực hạn của cọc

Qu=Qs+Qp

-Sức chịu tải cho phép của cọc tính theo công thức

Qs: Sức chịu tải cực hạn do ma sát

Qp: Sức chịu tải cực hạn do kháng mũi

FSs hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên, lấy bằng 1.5-2.0

FSp Hệ số an toàn cho sức kháng mũi lấy bằng 2.0 - 3.0

U – chu vi ; U==1,9 m

Fsi – Lực ma sát đơn vị ở giữa lớp đất thứ i tác dụng lên cọc

Li –chiều dài của lớp đất thứ i mà cọc đi qua

-Lực ma sát đơn vị được tính như sau:

* Xác định Qp

Qp=Apqp

Ap –diện tích tiết diện ngang của mũi cọc; Ap== 0,283m2

qp –cường độ đất nền dưới mũi cọc

* Theo Vesic (1973)

qp =c*Nc+Nq *σ’v+γ*d*Nγ

c –Lực dính của đất dưới mũi cọc

σ’v -Ứng suất có hiệu theo phương thẳng đứng do đất nền gây ra tại cao trình mũi cọc

d –Cạnh góc vuông hoặc đường kính của cọc tròn

γ –trọng lượng riêng của đất dưới mũi cọc

Nc , Nq , Nγ –Hệ số sức chịu tải phụ thuộc vào góc ma sát trong của đất dưới mũi cọc

IV.3.Sức chịu tải của cọc theo kết quả xuyên tiêu chuẩn (SPT)

* Sức chịu tải cho phép của cọc theo công thức của nhật bản:

Na –Chỉ số SPT của đất dưới mũi cọc; Na=17.5

A –diện tích tiết diện mũi cọc; A = A==m2

Ns-Chỉ số SPT của lớp đất rời bên thân cọc; Ns1=8

Nc –Chỉ số SPT của lớp đất dính bên thân cọc; Nc=23

Ls –Chiều dài đoạn cọc nằm trong đất rời; Ls1=13m ;

Lc –Chiều dài đoạn cọc nằm trong đất dính; Lc= 12m

U – chu vi của tiết diện cọc; u = m

α –hệ số, phụ thuộc vào phương pháp thi công cọc

Cọc bê tông cốt thép thi công bằng phương pháp đóng: α=30

Vậy Pt=min( Qvl;QSPT; Qa)=min(; 620 ; 238 ; 233.7 )=150,9 (T)

Ta chọn Sức chịu tải của cọc QTK=Qvl=150,9

II.5.Tính toán số lượng cọc và bố trí cọc

–Hệ số xét đến do moment và lực ngang tại chân cột,trọng đài và đất nền trên đài Thường ; Chọn

–Sức chịu tải của cọc

–Tổng tải trọng thẳng đứng tác dụng tại trọng tâm tiết diện đài cọc

-Trọng lượng của đài và đất trên đài:

-Khoảng cách mép cọc ngoài cùng đến mép ngoài đài max (100;) = 300 (mm)

-Khoảng cách tim cọc đến mép ngoài cùng đài 600 (mm) D2 = 600 (mm)

-Khoảng cách tim cọc theo phương X;Y= 2,5Dc=1500 (mm)

-Chiều cao đài Hđ=1 (m)

-Diện tích thực tế đáy đài F= 4.2 x 2.7=11.34 m2

-Trọng lượng tính toán của đài và đất trên đài:

-Tổng lực tác dụng tại cao trình đáy đài:

= Nt + = 405 + 57,6 = 462,6(T)

II.8.Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc

Kiểm tra phản lực đầu cọc

Pmax=++

Pmin=- -

Nc – số lượng cọc; n=6

N–Tổng tải trọng thẳng đứng tính toán tại đáy đài: N = 462,6

xi; yi –Khoảng cách từ tim cọc thứ i đến trục đi qua trọng tâm các cọc tại mặt phẳng đáy đài

ymax –Khoảng cách từ trọng tâm cọc chịu nén nhiều nhất

ymin –Khoảng cách từ trọng tâm cọc chịu kéo nhiều nhất

Mx–Tổng moment tại đáy đài quay quanh trục x tại trọng tâm nhóm cọc

My–Tổng moment tại đáy đài quay quanh trục y tại trọng tâm nhóm cọc

Gc=Lc x Fc x bt= 28 x x 2,5= 19.8 (T)

Trong đó:

Lc:chiều dài làm việc của cọc

Fc:Diện tích cọc

bt:gama bê-tông lấy bằng 25 (KN/m3)

Pmax+Gc[P]= 79.85 + 19.8 = 99.7 (T) < 150.9 (T)→ Thỏa điều kiện

Pmin=74.35 (T) >0 → Cọc không bị nhổ

Vậy tải trọng tác dụng vào các cọc đều thỏa

II.9.Kiểm tra cọc làm việc theo nhóm

II.10.Kiểm tra cường độ đất nền dưới mũi cọc

Chiều dài cọc tính từ dáy móng: Lc=27,28 m

Xác định góc mở rộng so với trục thẳng đứng kể từ mép ngoài của hàng cọc biên :

==

= 23041’

= = 5055’15’’ (đối với cọc đóng)

Lc:chiều dài cọc làm việc 27,28 m

L’:khoảng cách từ mép ngoài cọc theo phương X=3,6m

Lqu= )= 9,26 (m)

Bqu=B’ + 2Lc*tag

Lc:chiều dài cọc làm việc 27.28 m

B’:khoảng cách từ mép cọc theo phương Y=2,1 m

II.11.Xác định ứng suất dưới đáy hố móng

* Kiểm tra đối với nội lực N t = 405T, M t = 9 Tm, H t = 5 T

-Khối lượng đất trong móng quy ước:

Qđ=Fqui= 70.4

Trong đó:

Fqu: diện tích đài qui ước

hi,i:chiều cao của cọc ứng với dung trọng từng lớp đất

-Khối lượng đất bị cọc đài chiếm chỗ:

bt: gama bê-tông lấy bằng 2,5 (T/m3)

-Tổng khối lượng trên móng qui ước:

-Ứng suất trung bình ở khối đáy móng:

→ Vậy đất nền tại mũi cọc đủ khả năng chịu lực

IV.10.Kiểm tra độ lún của móng

-Điều kiện phải thỏa: S ≤ Sgh

-Độ lún cho phép [ Sgh]=8cm

Trong đó:

S: Độ lún ổn định của móng

Độ lún của đất nền dưới mũi cọc được xác định theo phương pháp cộng lún từng lớp phân

-Ứng suất bản thân tại cao trình đáy móng:

II.13.Tính toán đài cọc

→144h0 + 360 - 358,4 > 0 → h0>0,82chọn h0= 0,85m

-Thay h0=0,85m vào:

Bbt=.4

→Pcx=0,75 x 120 x 5.4 x0,85=413 (T)

→Pcx=413>Pxt=308.4→Thỏa điều kiện chọc thủng

Vậy theo như ban đầu ta thiết kế Hđ = 1.5 m là thỏa điều kiện chộc thủng

II.14.Xác định nội lực và bố trí thép cho đài cọc

Tính thép đặt theo phương I-I:

Momet tương ứng với mặt ngàm I-I

Chọn khoảng cách giữa hai tim thép a = 15cm

Số thanh thép cần bố trí

Chọn thép ø 22 để bố trí: 28ø22 =28*3,801 = 106,428 cm2> As= 80,12 cm2

Kiểm tra hàm lượng thép

Bêtông B30 có: Rb = 170daN/cm2 Rbt = 12daN/cm2

Kiểm tra hàm lượng thép

Bêtông B30 có: Rb = 170daN/cm2 Rbt = 12 daN/cm2

Þ 22a50

Þ 22a00

A A

-Tài liệu tham khảo:

* TCXD 205-1998 MÓNG CỌC-TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ

* BÀI GIẢNG MÔN HỌC NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH ( TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ – KHOA CÔNG NGHỆ - BỘ MÔN KỸ THUẬT XÂY DỰNG – CB GIẢNG: VÕ VĂN ĐẤU )

***********HẾT*************