Đồ án nền móng

Đồ án nền móng Tài liệu tham khảo về Đồ án nền móng dành cho sinh viên chuyên ngành xây dựng, tài liệu đưa ra các thông số kỹ thuật, các chỉ tiêu vật lý cho việc xây đắp nền móng, các vật liệu cọc, kiểm tra thép trong cọc, điều kiện cấu lắp,...để có nền tảng xây dựng một nền móng vững chắc trong việc xây dựng.

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC NỀN MÓNG THIẾT KẾ MÓNG ĐƠN VÀ MÓNG CỌC

MỤC LỤC



PHẦN I: THỐNG KÊ SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT (HỐ KHOAN 1): .5

1 Thống kê chỉ tiêu cơ lý (ngoại trừ chỉ tiêu c và ):  5

III Bảng tổng hợp các số liệu địa chất:   14

PHẦN II: ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG

I Điều kiện địa chất công trình:   16

2 Đánh giá điều kiện địa chất:   16

3 Đánh giá điều kiện địa chất thủy văn:  16

II Lựa chọn phương án móng:   17

PHẦN III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÓNG: 18

II Chọn độ sâu đặt móng:  .18

III Xác định sơ bộ diện tích đáy móng:   18

IV Tính lún cho nền dưới móng theo TCVN 9362:2012:  20

III Kiểm tra điều kiện của móng cọc đài thấp:  29

IV Đánh giá sức chịu tải của cọc theo vật liệu: .29

1 Trường hợp đang thi công ép cọc:  . 29

2 Kiểm tra điều kiện vận chuyển cẩu, lắp dựng cọc: .29

3 Tính toán khả năng chịu uốn của cọc: . 30

V Sức chịu tải của cọc theo điều kiện đất nền:  30

1 Tính toán sức chịu tải theo tiêu chuẩn vật lý (Phụ lục A: TCXD 205:1998):  30

2 Tính toán sức chịu tải theo chỉ tiêu cường độ (Phụ lục B: TCXD 205:1998): .31

VIII Kiểm tra tải trọng tác dụng lên đầu cọc: 35

IX Kiểm tra nền dưới đáy móng khối quy ước: 36

1 Kích thước móng khối quy ước:  37

2 Xác định kích thước móng khối quy ước:  37

3 Trọng lượng móng khối quy ước:  .38

4 Kiểm tra điều kiện làm việc của các lớp đất dưới móng khối quy ước: . 38

5 Kiểm tra độ lún cho móng khối quy ước:  39

X Kiểm tra điều kiện chọc thủng của đài:  39

1 Chọn chiều cao đài cọc hợp lý:   39

2 Kiểm tra chọc thủng:  .40

XI Tính cốt thép cho đài cọc:   41

1 Tính cốt thép theo phương X:   42

2 Tính cốt thép theo phương Y:   43

3 Bố trí cốt thép cho đài cọc:   43

4 Tính toán móc cẩu cọc:    46

TÀI LIỆU THAM KHẢO   47

PHẦN I: THỐNG KÊ SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

MSSV: 1101128

Ta có: X1 = 2; X2 = 8; X3 = X1 + X2 = 2 + 8 = 10  Thống kê số liệu địa chất HK1 Trong đó: X1, X2 – hai số cuối của MSSV

X3 – tổng của X1 và X2

Dựa vào báo cáo khảo sát địa chất (HK1)

Công trình: khu chăm sóc sức khỏe sinh sản

Địa điểm: 284 Cống Quỳnh, 191 Nguyễn Thị Minh Khai, Phường Phạm Ngũ Lão, Quận 1, TP.HCM

I MỤC ĐÍCH:

 Hồ sơ khảo sát địa chất phục vụ thiết kế móng có số lượng hố khoan nhiều và số lượng mẫu đất trong một lớp đất lớn Vấn đề đặt ra là những lớp đất này phải chọn

ra được chỉ tiêu đại diện cho nền

 Thống kê các số liệu địa chất để tìm số liệu đặc trưng cho từng lớp đất, phục vụ cho việc thiết kế các phương án móng sau này

 Vì vậy việc thống kê số liệu địa chất là một việc hết sức quan trọng trong tính toán nền móng

 Chúng ta sử dụng các công thức sau cho việc thống kê số liệu địa chất:

1 Thống kê chỉ tiêu cơ lý (ngoại trừ chỉ tiêu c và ):

a Giá trị tiêu chuẩn:

Giá trị tiêu chuẩn của tất cả các đặc trưng của đất (trừ lực dính đơn vị và góc ma sát trong) là giá trị trung bình cộng các kết quả thí nghiệm riêng rẽ

 ii=1

n

n

tt

= tc ± t × 

n

Trong đó:

 t: hệ số điều chỉnh, phụ thuộc vào số bậc tự do (n – 1) và tần suất 

 Khi tính nền theo cường độ (TTGH I):  = 0,95

 Khi tính nền theo biến dạng (TTGH II):  = 0,85

 t: hệ số điều chỉnh, phụ thuộc vào số bậc tự do (n – 2) và tần suất 

 Khi tính nền theo cường độ (TTGH I):  = 0,95

 Khi tính nền theo biến dạng (TTGH II):  = 0,85

 =

 ( tc

- i)2 (n – 1)

c =  × i2



tg =  × n



II THỐNG KÊ SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT:

e 0 ; GIỚI HẠN CHẢY W L (%); GIỚI HẠN DẺO W P (%); CHỈ SỐ DẺO I P (%)

Số mẫu Số hiệu mẫu W (%) G S e 0 W L (%) W P (%) I P (%)

e 0 ; GIỚI HẠN CHẢY W L (%); GIỚI HẠN DẺO W P (%); CHỈ SỐ DẺO I P (%)

8 UD1-11 17,1 2,633 0,56 - - -

9 UD1-12 17 2,648 0,57 - - -

10 UD1-13 16,5 2,643 0,56 - - -

11 UD1-14 18,4 2,647 0,59 - - -

12 UD1-15 19,1 2,65 0,59 - - -

13 UD1-16 18,2 2,701 0,6 - - -

14 UD1-17 19,6 2,706 0,62 - - -

15 UD1-18 16,5 2,646 0,56 - - -

16 UD1-19 18,2 2,65 0,59 - - -

17 UD1-20 19,2 2,646 0,61 - - -

18 UD1-21 20,9 2,64 0,63 - - -

19 UD1-22 17,4 2,65 0,59 - - -

A tb 18,458 2,653 0,591 - - -

THỐNG KÊ HỆ SỐ RỖNG e MỖI CẤP ÁP LỰC P (kG/cm 2 ) Áp lực (kg/cm 2 ) 0 0,5 1 2 4 Hệ số rỗng UD1-4 0,65

UD1-5 0,6

UD1-6 0,59

UD1-7 0,58

e 0 ; GIỚI HẠN CHẢY W L (%); GIỚI HẠN DẺO W P (%); CHỈ SỐ DẺO I P (%)

Số mẫu Số hiệu mẫu W (%) G S e 0 W L

Lực dính c II

(kG/cm 2 ) 0,695 0,585

III BẢNG TỔNG HỢP CÁC SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT:

GIÁ TRỊ TIÊU CHUẨN

GIÁ TRỊ TÍNH TOÁN

II tt (g/cm 3 ) c II tt (kG/cm 2 ) tgII tt II tt

G S

Hệ số rỗng

PHẦN II: ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH VÀ LỰA

CHỌN PHƯƠNG ÁN MÓNG

I ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH:

1 Địa tầng:

Theo kết quả khảo sát địa chất công trình tại vị trí xây dựng, thì đất nền gồm

các lớp khác nhau Căn cứ vào kết quả khảo sát hiện trường và kết quả thí nghiệm

trong phòng, địa tầng tại công trường có thể chia thành các lớp đất chính sau:

 Lớp đất, đá san lấp:

Bề dày h = 0,3m, nằm từ mặt đất tự nhiên đến độ sâu -0,3m

 Lớp 1: Đất sét pha, màu nâu đỏ, lẫn sạn sỏi laterit, trạng thái dẻo cứng

2 Đánh giá điều kiện địa chất công trình:

Dựa vào các chỉ tiêu cơ lý của đất nền ở bảng trên có thể đánh giá sơ bộ điều

kiện địa chất, từ đó đưa ra phương án móng thiết kế khả thi và hợp lý Trong đồ án nền móng này, đánh giá tính chất của đất nền chủ yếu dựa vào 2 thông số chính là môđun tổng biến dạng E0 và góc ma sát trong  (đã thống kê ở trên)

3 Đánh giá điều kiện địa chất thủy văn:

 Công trình Khu kỹ thuật chăm sóc sức khỏe sinh sản thuộc Quận 1 , Tp.HCM, khu vực khảo sát là mặt bằng đã được quy hoạch

Góc ma sát trong  Đánh giá

 Tại thời điểm khảo sát độ sâu mực nước tĩnh tại vị trí công trình từ 6,4m đến 6,44m (tại thời điểm khảo sát tháng 03/2010)

- Từ kết quả phân tích hóa học mẫu nước ngầm, nước trong khu vực khảo sát không có tính ăn mòn đối với bê tông

II LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN MÓNG:

 Dựa vào điều kiện địa chất đã phân tích và khảo sát ở trên, cũng như quy mô, tải trọng của công trình trong đồ án này (tức nhiên việc lựa chọn phương án móng còn dựa trên nhiều yếu tố khác nữa như: đặc điểm công trình, hiện trường xây dựng, khả năng thi công của nhà thầu, tiến độ thi công, khả năng kinh tế, nhưng trong phạm vi đồ án nền móng, ta chỉ dựa trên một vài yếu tố để lựa chọn phương án móng khả thi nhất)

 Với công trình này, ta lựa chọn 2 phương án móng khả thi là:

PHẦN III: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÓNG

 Đối với móng cọc, ta nhân thêm 1,5 vào tải trọng

PHƯƠNG ÁN 1: THIẾT KẾ MÓNG ĐƠN

2 Tải trọng tiêu chuẩn:

Với n = 1,3 là hệ số tin cậy

II Chọn độ sâu đặt móng:

Từ số liệu địa chất công trình, ta chọn độ sâu đặt móng: Df = 2m

Giả thiết bề rộng móng: b = 1m

III Xác định sơ bộ diện tích đáy móng:

1 Sức chịu tải tính toán:

=

MOytc =

MOytc n

4 1,3

R = m1 × m2

ktc

× (A.b. + B.Df.’ + c.D)

48 1,3

 Rb=1 =

1,2 × 1,0 1,0

× (0,369 × 1 × 2,005 + 2,469 × 2 × 1,8 + 1,28 × 5,041)

= 19,297 (T/m2)

4 1,3

Ta có: 1,2R = 1,2 × 19,83 = 23,796 (T/m2

) Vậy: Pmax = 19,32 T/m2 < 1,2R = 23,796 T/m2 (thỏa điều kiện)

Ptbtc = 14,813 T/m2 < R = 19,83 T/m2 (thỏa điều kiện)

 Diện tích móng phù hợp

IV Tính lún cho nền dưới móng:

Phương pháp tính lún được áp dụng là phương pháp cộng lún phân tố

1 Chia đất nền thành những lớp phân tố có chiều dày:

2 Ứng suất bản thân tại các lớp phân tố:

a Ứng suất bản thân tại đáy móng:

3 Ứng suất gây lún tại các lớp phân tố:

a Ứng suất tiếp xúc tại đáy móng:

b Ứng suất gây lún tại đáy móng:

z gl (T/m 2 )

tb bt (T/m 2 )

tb gl (T/m 2 )

4,01 4,652 5,294 5,936 6,578 7,22 7,862 8,503

9,145

9,787

10,429

14,813 14,22 11,85 8,977 6,651 4,977 3,807 2,977 2,37 1,941 1,6

V Tính kết cấu móng:

Chọn bêtông có cấp độ bền B20 có: Rb = 11,5 MPa

Rbt = 0,9 MPa Chọn mác thép AII có: Rs = 280 MPa

1 Chọn tiết diện cột:

Vậy Fc ≥ 480 cm2, chọn cột có: ac × bc = 25 ×25 (cm2)

2 Xác định chiều cao làm việc của móng theo đi ều kiện chống chọc thủng:

Ntt – Ptbròngtt × (ac + 2h0)(bc + 2h0)  0,75bRbtbtbh0Với btb = 2ac +2bc + 4h0 = 2 × 0,25 + 2 × 0,25 + 4h0 = (1 + 4h0) (m)

4 1,62 × 1,6

 Cọc đặc có tiết diện vuông 30 × 30 (cm), dài 10m (không chia đoạn)

 Mũi cọc xuyên vào lớp đất thứ 2 một đoạn 4,4m

 Thép chủ 416 có As’ = 8,04 cm2

 Thép đai chọn 6, khoảng cách đai là 6a100, những đoạn cần đặt đai dày khoảng cách là 6a50

 Đoạn ngàm vào đài 0,6m gồm:

 Thép của cọc neo trong đài đoạn 30 (16 × 30 = 480 mm) → chọn 50cm

 Đoạn bê tông đầu cọc ngàm trong đài là 10cm

2 Tải trọng tiêu chuẩn:

Với n = 1,3 là hệ số tin cậy

(T)

=

MOytc =

MOytc n

6 1,3

III Kiểm tra điều kiện làm việc của móng cọc đài thấp:

Do tải trọng tác dụng xuống móng không có lực xô ngang Q nên ta bỏ qua việc kiểm tra điều kiện làm việc của móng cọc đài thấp

IV Sức chịu tải của cọc theo vật liệu:

1 Trường hợp đang thi công ép cọc:

Ta có: l0 = μ × l = 1 × 10 = 10 (m)

Nội suy   = 0,937

Trong đó: l – chiều dài thực của đoạn cọc, l = 10m

μ – hệ số phụ thuộc vào liên kết 2 đầu cọc, μ = 1

l0 – chiều dài tính toán của cọc

 - độ mảnh của cọc

r – bán kính của cọc tròn hay cạnh cọc vuông, r = 300mm

Sức chịu tải của cọc theo vật liệu được tính theo công thức sau:

PVL = (b × Rb × Ab + Rsc × As’) Trong đó:

Rb – cường độ chịu nén của bê tông, Rb = 11,5 MPa = 115 daN

Rsc – cường độ chịu nén của cốt thép, Rsc = 280 MPa = 2800 daN

Ab – diện tích tiết diện bê tông chịu nén, Ab = 30 × 30 = 900 cm2

As’ – diện tích tiết diện cốt thép chịu nén, As’ = 416 = 4 × 2,01 = 8,04 cm2

Trong đó: q = bt × Ab × n = 2,5 × 0,3 × 0,3 × 1,4 = 0,315 (T/m)

Với Ab – tiết diện cọc btct 300 × 300 (mm)

bt – trọng lượng riêng của btct, bt = 2,5 (T/m3)

Vậy cọc đảm bảo thỏa điều kiện cẩu lắp

V Sức chịu tải của cọc theo điều kiện đất nền:

1 Tính toán sức chịu tải theo tiêu chuẩn vật lý (phụ lục A: TCXD 205:1998)

Qms = mfi × ui × fi × hiTrong đó:

mfi – hệ số điều kiện làm việc của thành phần ma sát thứ i

ui – chu vi tiết diện cọc đoạn thứ i

mR – hệ số điều kiện làm việc của sức chống mũi, mR = 1,2

 Sức chịu tải cho phép:

Với Kat – hệ số an toàn đối với móng có từ 1 – 5 cọc (TCXD 205:1998), Kat = 1,75

2 Tính toán sức chịu tải theo chỉ tiêu cường độ (phụ lục B: TCXD 205:1998):

Trong đó: ai = i – đối với cọc bêtông cốt thép đúc sẵn, không bôi trơn bề mặt

cai = ci – đối với cọc bêtông cốt thép đúc sẵn, không bôi trơn bề mặt

Tổng sức ma sát hông:

Qms = mfi × ui × fi × hiTrong đó:

mfi – hệ số điều kiện làm việc của thành phần ma sát thứ i

ui – chu vi tiết diện cọc đoạn thứ i

mR – hệ số điều kiện làm việc của sức chống mũi, mR = 1,2

Trong đó:

FS1 – hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên, lấy bằng (1,5  2)

FS2 – hệ số an toàn cho sức kháng mũi, lấy bằng (2  3)

19,975 3

VI Xác định số lƣợng cọc:

Ta có:

QĐNT K = min(Qa – PLA; Qa – PLB; Qa – nén tĩnh) = 28,143 (T)

 Yêu cầu: PVL = 108,375 (T) > 1,5QĐNT K = 1,5 × 28,143 = 42,215 (T) (thỏa)

 Số lượng cọc trong đài:

Trong đó:

Ntt – lực dọc tính toán tại chân cột

QĐNT K – sức chịu tải thiết kế

K – hệ số tăng lượng cọc, K = 1,1  1,5 Chọn K = 1,1

Chọn 4 cọc

VII Bố trí cọc:

 Chọn sơ bộ diện tích đài cọc: Fđ = 1,6 × 1,6 = 2,56 (m2)

 Khoảng cách giữa hai cọc trong đài:

s = (3d  6d) = (0,9  1,8)m với d là đường kính hoặc cạnh cọc

VIII Kiểm tra tải trọng tác dụng lên đầu cọc:

Khi móng cọc chịu lực lệch tâm, tải tác động lên mỗi cọc không đều nhau và được xác định theo công thức sau:

Trong đó:

Ntt – tổng tải trọng tính toán tác dụng tại đáy cọc

n – số lượng cọc

x, y – tọa độ cọc cần xác định tải tác dụng trong tọa trục x, y ở đáy đài

xi, yi – tọa độ cọc thứ i trong trục x, y ở đáy đài

Mxtt, Mytt – momen tính toán theo 2 phương x, y

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

Nđ = Fđ × Df × tb Trong đó:

Mxtt × yi yi2

+

 Tải trọng tác dụng lên đầu cọc:

Vậy tải trọng lớn nhất và nhỏ nhất tác dụng lên đầu cọc là:

Pmax = P1,2 = 23,816 (T)

Pmin = P3,4 = 17,816 (T)

 Trọng lượng bản thân của 1 cọc:

Wc = Ab × lc × bt = 0,3 × 0,3 × 9,4 × 2,5 = 2,115 (T) Kiểm tra lực dọc truyền xuống cọc:

Kết luận:

 Tải trọng truyền xuống cọc đảm bảo không vượt quá sức chịu tải cho phép của cọc Chênh lệch lực truyền xuống cọc và sức chịu tải của cọc nhỏ nên chọn cọc

có đường kính và chiều sâu chôn cọc như trên là tương đối hợp lý

 Pmin > 0: không có cọc nào trong móng bị nhổ

IX Kiểm tra nền dưới đáy khối móng quy ước:

mép ngoài cọc tại đáy đài và nghiêng một góc  = tb/4

MÓNG KHỐI QUY ƯỚC

Bqư = Lqư = AB = 1,3 + 2 × 9,4 × tg(5021) = 3,06 (m) Diện tích đáy khối móng quy ước được tính theo công thức:

Fqư = Lqư × Bqư = 3,06 × 3,06 = 9,364 (m2)

3 Trọng lƣợng móng khối quy ƣớc:

Trọng lượng của đài và đất đắp trên đài:

Nđ = Fđ × Df × tb = 1,6 × 1,6 × 2 × 2,2 = 11,264 (T) Trọng lượng của lớp đất thứ 1:

Trọng lượng bản thân 4 cây cọc:

Ncọc = 4 × Wc = 4 × 2,115 = 8,46 (T) Trọng lượng móng khối quy ước:

Sức chịu tải của đất ở đáy móng khối quy ước:

Kiểm tra điều kiện:

Vậy điều kiện đất nền được thỏa mãn

5 Kiểm tra độ lún cho móng khối quy ƣớc:

Ứng suất gây lún tại đáy móng khối quy ước:

gl = Ptbtc – zmũi = 23,59 - 22,707 = 0,883 (T/m2)

Ta nhận thấy:

 Vì vậy không cần tính lún cho nền dưới móng

X Kiểm tra điều kiện chọc thủng của đài:

1 Chọn chiều cao đài cọc hợp lý:

5

=

 Ta chọn chiều cao đài cọc trong khoảng hợp lý vừa đảm bảo kinh tế, mà vẫn đảm bảo khả năng chống chọc thủng đài cọc

 Nhằm đảm bảo đài cọc chỉ có ứng suất nén (đài cọc tuyệt đối cứng), với các nhóm ít hơn 16 cọc, ta có thể chọn bề dày làm việc của đài cọc h0 thỏa điều kiện sau:

b – 2bm bc + h0Trong đó:

b– bề rộng đài cọc, b = 1,6m = 1600mm

bm – khoảng cách từ mép cọc ngoài cùng đến biên đài cọc, bm = 0,15m = 150mm

bc – bề rộng chân cột, bc = 0,3m = 300mm

 h0 ≥ b – 2bm – bc = 1600 – 2 × 150 – 300 = 1000mm = 1m

 Chọn chiều cao làm việc đài cọc: h0 = 1m

 Vậy chiều cao thực tế của đài là: hđ = h0 + hn = 1 + 0,1 = 1,1m

Trong đó: hn – độ cao ngàm cọc vào đài

bc, hc – chiều rộng và chiều cao cột

h0 – chiều cao làm việc đài cọc

 Qua hình vẽ ta thấy đáy hình tháp chọc thủng nằm trùm ngoài trục các cọc Như vậy, đài cọc không bị chọc thủng, nên không cần kiểm tra chọc thủng đài cọc