ĐỒ ÁN tính toán, thiết kế NỀN MỐNG CÔNG TRÌNH

Lớp đất thứ 1 có thể đặt móng cho các công trình có tảitrọng nhỏ- Đối với công trình có tải trọng trung bình nên đặt các loại móng cọc vào lớpthứ 3 hoặc thứ 4/.. C c bê tông c t thép ọ ố

LỜI MỞ ĐẦU

Đây là lần đầu tiên làm đồ án không có nhiều kinh nghiệm trong tính toán, thiết kế cho nên trong phần thuyết minh và bản vẽ không thể tránh những sai sót mong thầy bỏ qua

và chỉ dẩn them để em có thể hoàn thành tốt hơn những đồ án tiếp theo

Cuối cùng em xin chân thành cám ơn thầy VÕ THANH LONG đã chỉ dẩn,giải quyết cho em những thắc mắc trong quá trình tính toán và thiết kế để hoàn thành tốt đồ án này!!!

CHƯƠNG 1 ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN ĐỊA KỸ THUẬT KHU VỰC XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

II Đi u ki n đ a ch t th y văn ề ệ ị ấ ủ

Mực nước ngầm trong các hố khoan quan sát được sau 24h khoan như bảng sau:

Bảng 1.2: Mực nước tĩnh trong các lỗ khoan

Thí nghiệm mẩu nước ăn mòn bê tong tại hố khoan, theo công thức Kurlov nước có tênlà: BICACBONAT- CLORUA- NATRI- MAGIE

Nhận xét: nước không có tính ăn mòn đối với bê tong

III Đánh giá s b ơ ộ

- Cụ thể:

+ Lớp 1: Sét, nâu đỏ- xám trắng, trạng thái dẻo cứng

+ Lớp 2: Sét pha lẩn sạn sỏi laterit, nâu đỏ- xám trắng, trạng thái dẻo cứng

+ Lớp 3: Cát pha, nâu hồng, nâu, nâu vàng, vàng, trạng thái dẻo

+ Lớp 4: Sét, hồng, trạng thái dẻo cứng

Hố khoan Mực nước tĩnh

(m)

có cường độ chịu lực tốt, tính nén lún nhỏ, khả năng biến dạng nhỏ, giá trịNspt từ 9-20 búa Lớp đất thứ 1 có thể đặt móng cho các công trình có tảitrọng nhỏ

- Đối với công trình có tải trọng trung bình nên đặt các loại móng cọc vào lớpthứ 3 hoặc thứ 4/ Tuy nhiên khi thiết kế tùy tải trọng công trình mà sử dụngloại móng cho phù hợp

- Bảng thống kê các chỉ tiêu cơ lý nêu ra đầy đủ các giá trị tính toán của cácthông số địa kỷ thuật của các lớp đất đóng vai trò chủ yếu trong nền móngcông trình Khi thiết kế nền móng cần lưu ý tới những đặc điểm trên

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ GIẢI PHÁP MÓNG CHO CÔNG TRÌNH

I Quy mô công trình, tính toán t i tr ng và s đ b trí móng ả ọ ơ ồ ố

Quy mô công trình

 Diện tích nhà là 40 x 80(m);

 Công trình nhà gồm 13 tầng, mỗi tầng cao 3.5m;

 Bước cột theo chiều rộng là 5m và chiều dài là 8m;

 Dầm móng 70cm x 120cm

 Dầm sàn 40cm x 60cm

 Bề dày sàn: 15cm, tường bao: 20cm, tường ngăn: 12cm

 Cột 40cm x 40cm

 Khối lượng thể tích bêtông (T/m3)

 Khối lượng thể tích bêtông + đất: (T/m3)

 Khối lượng thể tích của tường: (T/m3);

 Hoat tải: 0.15(T/m2)

 Tải trọng gió lấy hệ số: 0.13

 Bê tông Mac 300

 Thép I20 loại AII

b Tính toán t i tr ng t m th i ả ọ ạ ờ

Tải trọng tạm thời do người và nội thất bỏ qua tầng trệt lấy theo quy phạm ở đây chọn hoạt tải = 0.15(T/m2)

N2 = hoạt tải diện tích = 0.15 80 40 13 = 6240(T)

Tải trọng gió tác dụng lên công trình lấy theo quy phạm là:

gỗ - bê tông, thép - gỗ phối hợp.

Một số yêu cầu kỹ thuật đối với cọc gỗ là phải đủ tươi, độ ẩm không nhỏ hơn20%, độ thon không nhỏ hơn 1% Chi tiết kỹ thuật quan trọng nhất khi sử dụngcọc gỗ là phải đóng cọc sâu hơn mực nước ngầm thấp nhất nhằm bảo vệ cọckhông bị mối, mọt hay mục nát Tuy nhiên với cọc gỗ thông khi được ngâm tẩmnhựa đường và thuốc chống mối mọt, chúng có thể được sử dụng trên mực nướcngầm như chống đỡ các trụ cầu với tuổi thọ lên đến 30 năm Cọc gỗ thường cóchiều dài hạn chế, khả năng chịu lực cũng như tuổi thọ không cao nên chỉ sử dụngcho các công trình nhỏ Khi sử dụng cần đánh giá chi tiết về các loại cọc cũng như

về kinh tế xây dựng

b C c bê tông c t thép ọ ố

Có rất nhiều loại cọc bê tông cốt thép như: các loại cọc chế tạo sẵn đặc ruột hoặcrỗng ruột và được hạ bằng búa đóng, bằng kích thủy lực hay bằng xói ngầm.Ngoài ra, còn có các loại cọc bê tông đúc tại chỗ (cọc nhồi)

Cọc bê tông cốt thép chế tạo sẵn tại công trường hoặc ở nhà máy sản xuất Tiếtdiện cọc có thể là hình vuông, tròn, tam giác hay lục giác Cọc có cấu tạo lỗ rỗnghay đặc ruột Kích thước tiết diện cọc có thể thay đổi từ nhỏ đến khá lớn(40x40cm, 50x50cm…), chiều dài cọc thay đổi từ 4m đến trên 20m (khi cọc đượcđóng bằng búa) Đôi khi cọc có thể được làm bằng bê tông ứng suất trước Cọc bêtông ứng suất trước thường rỗng ruột, đường kính từ 0,8m đến vài mét Loại cọcnày thường được sử dụng trong công trình cầu

c C c thép ọ

Cọc thép có chi phí rất tồn kém nên chỉ được sử dụng trong những điều kiệnkhông thể thay thế bằng cọc bê tông Loại cọc này thường được sử dụng trong cáctrường hợp sửa chữa cấp bách hoặc trong các công trình bến cảng, ổn định bờdốc… Thường là các loại cọc bản, cọc chữ I, chữ H hoặc ống thép

 Theo ph ươ ng pháp thi công c c ọ

a C c đóng ọ

Cọc đóng là cọc chế tạo sẵn, được đóng xuống đất bằng búa máy, máy rung, bằngphương pháp ép hoặc xoắn Có thể khoan dẫn hoặc không cần khoan trước khi hạcọc

Cọc đóng có độ tin cậy cao, có thể kiểm tra được chất lượng cọc Sự làm việctương hỗ giữa đất và cọc ( cả hai thành phần ma sát và kháng mũi) được đảm bảo.Cường độ vật liệu cọc tương đối lớn Tiết diện và chiều dài cọc tùy ý, nhưngthường được chế tạo theo tiết diện vuông, tròn, đa giác và có thể chế tạo thànhtừng đoạn rồi nối lại với nhau trong quá trình hạ cọc Cọc đóng có thể chịu đượctải trọng lớn (tải trọng tối đa không nên quá 1000kN)

Tuy nhiên trọng lượng cọc lớn, gây khó khan trong vận chuyển và hạ cọc Khiđóng cọc thường gây tiếng ồn, chấn động Cọc khó xuyên qua các lớp cát trung

b C c khoan nh i ọ ồ

Cọc khoan nhồi được đổ tại chỗ trong các hố khoan hoặc hố đào bằng cách dùng

không gây chấn động mạnh như khi đóng cọc Cọc khoan nhồi đường kính lớn cósức chịu tải lớn, có thể chịu được hàng chục nghìn kN Tuy nhiên, cọc khoan nhồicũng có nhược điểm: có thể sập vách hố khoan làm cho thân cọc bị khuyết tậttrầm trọng như thắt lại, có những vùng cốt thép cọc không có lớp bê tông bảo vệ,khi thân cọc qua đất yếu nếu không để ống chống vách lại trong đất thì trong quátrình thi công cọc bị phình ra Bê tông đổ vào cọc không được đầm chặt nên chấtlượng bê tông thường không cao.

Do vậy, việc kiểm tra chất lượng bê tông cọc và sức chịu tải của cọc khoan nhồi làrất quan trọng

 Theo đ c tính ch u l c ặ ị ự

a C c ch ng ọ ố

Cọc chống là cọc có mũi tì lên các lớp đất chắc, biến dạng rất ít dưới tác dụng củatải trọng (như đá cứng) Khi đó, tải trong truyền xuống nền chỉ thông qua mũi cọccòn ma sát giữa mặt xung quanh cọc với đất là không đáng kể

b C c treo ọ

Cọc treo hay còn gọi là cọc ma sát, là loại cọc mà khả năng chịu tải phụ thuộc vàokhông chỉ sức kháng mũi cọc mà còn cả ma sát giữa bề mặt cọc với đất đá cứngchắc bên dưới Đây là loại cọc thường gặp trong điều kiện xây dựng ở vùng thànhphố Hồ Chí Minh và các vùng lân cận

 c u t o c c bê tông c t thép đúc s n ấ ạ ọ ố ẳ

a c c bê tông c t thép hình lăng tr ọ ố ụ

Loại cọc này có thể chế tạo với các loại kích thước khác nhau:

Tiết diện 20 20 chiều dài 3 – 7m

25 25 … 3 – 8m

30 30 … 9 – 12m

35 35 … 13 – 15m

40 40 … > 16mĐối với cọc dài 3 – 6m thì mỗi cọc dài hơn kém nhau 0.5m

Đối với cọc dài 7 – 16m mỗi cọc hơn kém nhau 1m

Bê tông dùng để chế tạo cọc có mác 200, 300 khi dùng tiết diện 30 x 30m thì dùng4phi12 làm cốt thép dọc chịu lực khi tiết diện 35 x 35m dùng 4phi16, khi tiết diệnlớn hơn thì dùng phi16- phi32 làm cốt dọc.cốt đai dùng phi6-phi8 có thể xoắn hoặc ngang.

Khi cần chiều dài cọc lớn hơn 16m, người ta dùng thép dự ứng lực để chế tạo cọc.dùng thép dự ứng lực có thể chế tạo cọc dài đến 25m

Vùng đầu cọc sẽ trực tiếp chịu sự va đập khi đóng hoặc ép cọc, vùng gần mũi cọc

sẽ chịu phản lực của đất cho nên ứng suất ở các vùng đó tang lên Do đó cốt đai phải bố trí dày hơn để bê tông khỏi bị phá hoại vùng đầu cọc được bố trí những lớp thép hàn

Các móc cẩu để nâng cọc lên phương tiện vận tải và để nâng cọc lên gắn vào thiết

bị định vị khi hạ cọc được bố trí ở các điểm cách đầu và mũi cọc những khoảng nhất định sao cho moment dương lớn nhất bằng moment âm có trị số tuyệt đối lớnnhất

Cấu tạo mũi cọc phụ thuộc vào điều kiện đất khi đất chặt, mũi cọc được bịt đai thép

b c c bê tông c t thép ti t di n vuông v i l r ng tròn ọ ố ế ệ ớ ỗ ỗ

cọc bê tông cốt thép tiết diện vuông với lỗ rỗng tròn

Móng cọc được sử dụng nhiều trong xây dựng công nghiệp cũng như là dân dụng,

do vậy yêu cầu đặt ra là phải tiết kiệm chi phí bê tông cốt thép và giảm trọng

lượng cọc nhằm mục đích ấy người ta dùng cọc rỗng người ta tạo lỗ rỗng theo toàn bộ chiều dài cọc bê tông dùng chế tạo loại cọc này có mác 300

Cọc tiết diện vuông với lỗ rỗng tròn không vác vát nhọn ở đầu thường được được

sữ dụng để hạ vào đất sét dẽo mềm, dẽo cứng, cát, cát pha xốp hoặc chặt trung bình Khi đất nữa cứng và đất đá cứng nếu dùng loại cọc này thì phải chú ý đảm bảo cho bê tông thành cọc không bị phá vỡ do đóng hoặc rung khi hạ cọc

c c c bê tông c t thép đúc s n v i đ m r ng ọ ố ẳ ớ ế ỡ ộ

Trong nhiều trường hợp sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc lớn hơn nhiều

so với sức chịu tải theo đất nền do vậy muốn tăng sức chịu tải của cọc có thêt

loại cọc có đế mỡ rộng chịu được tải trọng lớn hơn nhiều, nhất là khi làm móng nông.

Phần đế mỡ rộng có thể được chế tạo bằng cách đúc sẳn cùng với cọc bê tông cốt thép hình lăng trụ, đúc rời rồi sau đó được lắp ghép vào thân cọc, hoặc mỡ rộng chân cọc bằng phương pháp nổ mìn Tức là sau khi khoan đến độ sâu cần thiết, người ta đặt mìn xuống đáy cho nổ và đổ bê tông vào lắp đầy phần bầu rỗng do mìn nổ gây ra Sau đó hạ cọc bê tông cốt thép chế tạo sẳn vào bầu đó ta được cọc

có đế mở rộng

III c s lý thuy t tính toán s c ch u t i c a c c đ n ơ ở ế ứ ị ả ủ ọ ơ

Khả năng chịu lực thẳng đứng của cọc đơn được lấy theo trị số nhỏ nhất trong cáctrị số tính được

 m hệ số điều kiện làm việc

 diện tích tiết diện ngang của bê tông

 cường độ tính toán của bê tông khi nén mẫu hình trụ

 diện tích tiết diện ngang số cốt thép trong cọc

 cường độ tính toán cốt thép Nếu cốt thép có phi < 28mm thì nên chọn nhưng không vượt qua 2200kg/cm2

b Đ i v i c c khoan nh i ố ớ ọ ồ

Theo TCXD 95- 97 sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo vật liệu làm cọc cóthể được xác định theo công thức:

Trong đó

 hệ số uốn dọc của cọc khi cọc xuyên qua than bùn Đất sét yếu, bùn cũng như khi móng cọc đài cao

 hệ số điều kiện làm việc, đối với cọc được nhồi bê tông qua ống dịch

chuyển thẳng đứng thì

 hệ số điều kiện làm việc kể đến ảnh hưởng của phương pháp thi công cọc, khi khoan lổ và nhồi bê tông không cần chống vách, mực nước ngầm lun thấp hơn mũi cọc thì Khi thi công trong các loại đất cần phải dùng ống chống vách và nước ngầm không xuất hiện trong lỗ thì thi công trong các loại đất phải dùng ống chống vách và đổ bê tông dưới huyền phù sét thì

 xác đ nh s c ch u t i theo c ị ứ ị ả ườ ng đ đ t n n ộ ấ ề

a theo k t qu thí nghi m trong phòng ế ả ệ

c c treo (c c ma sát) ọ ọ

b theo k t qu thí nghi m hi n tr ế ả ệ ệ ườ ng

theo k t qu thí nghi m xuyên tĩnh ế ả ệ

 T ng quan v thi t k móng c c ổ ề ế ế ọ

Khi thiết kế móng cọc ta tiến hành theo trình tự sau

Đánh giá điều kiện địa chất công trình địa chất thủy văn

Xác định tải trọng tác dụng xuống móng

Chọn độ sâu chọn đặt đế dài

Chọn loại cọc, chiều dài, kích thước tiết diện và phương pháp thi công

Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu, đất nền…

Xác định số lượng cọc trong móng

Kiểm tra lực truyền xuống cọc

Tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ hai

Tính toán độ bền và cấu tạo đài cọc

CHƯƠNG 4 PHƯƠNG PHÁP CỌC ÉP

Chọn cọc có kích thước là 0.4m x 0.4m, chọn thép bố trí trong cọc là 4 thanh

Phi 18, loại AII.

Chọn chiều sâu chôn móng là 2m

Hình 2.1 Sơ đồ bố trí cọc trong móng cọc đóng.

Tải trọng tác dụng lên mỗi móng M1, M2 và M3 như sau:

Bảng 1.4 Tổng hợp tải trọng tính toán tác dụng xuống các móng

Cọc đóng có tiết diện là 0.4 x 0.4 m,cọc dài 33m, chiều dài mỗi đoạn cọc là

L= 11m, số lượng là 3 đoạn cọc, cọc ngàm vào đài 10 cm

diện tích tiết diện ngang của bê tông

 Rb là cường độ tính toán của bê tông khi nén mẫu hình trụ:

Rb=1300 (T/m2)

 Ra là cường độ tính toán của cốt thép;

Vậy sức chịu tải của cọc là:

Pvl = 0.84 x (1300 x 0.158982 + 28000 x 0.001018) = 197.55(T)

b Tính toán s c ch u t i theo ch tiêu c ứ ị ả ỉ ườ ng đ đ t n n ộ ấ ề

Theo TCXD 205 – 1998, sức chịu tải của cọc được xác định như sau:

Sức chống cực hạn của mũi cọc được xác định theo công thức

Trong đó:

 qp là cường độ chịu tải của mũi cọc, được xác định theo công thức:

Với:

 c là lực dính của đất tại độ sâu mũi cọc, c = 8.3 (T/m2) ;

 Nc, Np, Nγ là các hệ số sức chịu tải phụ thuộc vào góc ma sát của đất tạimũi cọc tra theo bảng φ = 23050’ Nc = 18.69 ; Np = 9.1; Nγ = 5.27;

 γ là trọng lượng thể tích đẩy nổi của đất tại độ sâu mũi cọc, γ = 1,07(T/m3);

 dp là đường kính của cọc hoặc cạnh của cọc, dp = 0,4 (m);

 σ'

vp là ứng suất có hiệu theo phương thẳng đứng tại độ sâu mũi cọc, kếtquả tính toán ứng suất được trình bày theo bảng sau:

Trong đó:

Cai là giá trị lực dính của cọc và đất, cai = c;

φai là giá trị góc ma sát trong của cọc và đất, φai = φ;

 σ'

hi và σ'

vi là giá trị ứng suất có hiệu theo phương ngang và phương thẳng đứng tương ứng tại độ sâu lớp i

Kết quả tính toán giá trị fi và li theo các giá trị trên được trình bày như bảng sau:

Bảng 1.6: Kết quả tính toán giá trị fi và li

Lớp

Độ sâu

zi (m)

c(T/m2) Φ

(T/m2)Vậy, sức chịu tải của cọc đơn theo cường độ đất nền là:

(T/m2)

c Tính toán s c ch u t i theo ch tiêu c lý đ t n n ứ ị ả ỉ ơ ấ ề

Sức chịu tải của cọc treo được xác định như sau:

d Tính toán s c ch u t i theo ch sô SPT ứ ị ả ỉ

Trong đó:

– Số SPT trung bình trong khoảng 1d dưới mũi cọc và 4d trên mũi cọc

– Giá trị trung bình của SPT trong lớp đất dính

– Giá trị trung bình của SPT trong lớp đất rời

– Diện tích tiết diện mũi cọc

– Chiều dài cọc nằm trong lớp đất dính

– Chiều dài cọc nằm trong lớp đất rời

� – Chu vi tiết diện cọc

– Hiệu số giữa trọng lượng cọc và trọng lượng đất bị cọc thay thế

Với ; (tính trong lớp 2); (tính trong lớp 3)

 Lựa chọn sức chịu tải để tính toán móng

Phương pháp tính toán Sức chịu tải cho phép

Theo chỉ tiêu cơ lý đất nền 198.91T

Theo chỉ tiêu cường độ đất nền 187.86T

Vì mục đích kính tế và an toàn nên ta chọn sức chịu tải của cọc đơn để tính cho

móng công trình là Q a = 187.86(T) III Xác đ nh s l ị ố ượ ng c c, ti t di n đài c c và b trí c c ọ ế ệ ọ ố ọ

Trọng lượng của đài và đất trên đài:

Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài:

Số lượng cọc sơ bộ trong mỗi móng:

Với k là hệ số an toàn k = 1.25

Kết quả tính toán tiết diện đài, trọng lượng đài và đất trên đài, lực dọc tính toán đến cốt đế đài và số lượng cọc cho mỗi móng được trình bày như bảng sau:

Bảng 1.8: Kết quả tính toán móng và số lượng cọc:

c)

Hình 2.4 Sơ đồ bố trí cọc trong móng cọc đóng.

a) Móng M1; b) Móng M2; c) Móng M3.

IV Ki m tra ch t l ể ấ ượ ng c c theo kh năng ch u l c ọ ả ị ự

Từ nc ta tính được ở trên và cách bố trí cọc, ta tính được kích thước và diện tích của đài tương ứng như bảng sau:

Bảng 1.9: Kết quả tính toán diện tích đài sơ bộ:

(T)Kiểm tra lực truyền xuống cọc:

 P1 + Pc = 100.34 + 15.36 = 115.7 (T) < P = 187.86 (T);

 P2 + Pc = 132.37 + 15.36 = 147.73 (T) < P = 187.86 (T);

 P3 + Pc = 130.96 + 15.36 = 146.32 (T) < P = 187.86 (T)

V Ki m tra theo tr ng thái gi i h n th hai ể ạ ớ ạ ứ

 H là chiều dài của cọc trong đất ;

 h là chiều sâu đặt đài

Trọng lượng móng khối quy ước:

Trong đó:

Ndtt là trọng lượng của đài cọc và đất trên đài cọc

Nctt là trọng lượng của tất cả các cọc nằm trong móng khối:

Nqutt là trọng lượng của móng khối không có cọc:

Trị tiêu chuẩn lực dọc xác định đến đáy móng khối quy ước

Ứng suất tiêu chuẩn của tác dụng lên nền tại đáy móng khối quy ước là:

Kết quả tính toán kích thước, trọng lượng, trị lực tiêu chuẩn và ứng suất tiêu chuẩn theo móng khối quy ước được trình bày như bảng sau:

Bảng 1.12: Kết quả tính toán ứng suất tiêu chuẩn:

Kích thước móng khối

Chiều rộng (m) 6.47 7.67 7.67Chiều dài (m) 7.67 7.67 8.87

2199.91

2528.67Trọng lượng tổng của móng có diện tích khối

(T)

2102.64

2497.1

6 2904.8

Trị lực tiêu chuẩn (T) 2290.64 2873.16 3656.8Ứng suất tiêu chuẩn (T/m2) 46.16 48.84 53.75

b Xác đ nh c ị ườ ng đ tính toán c a đ t n n đáy móng kh i quy ộ ủ ấ ề ở ố

c ướ

Cường độ tính toán của đất nền ở đáy móng khối quy ước được xác định theo công thức sau:

c Tính lún cho móng kh i quy ố ướ c

Chia đất nền dưới móng khối quy ước thành các lớp phân tố có bề dày hi = BM/5 cho đến khi thỏa điều kiện: σbt > 0,1σgl thì dừng và tính độ lún trong phạm vi ảnh hưởng của móng Trong đó các giá trị σbt và σgl được tính như sau:

 Ei là mô đun biến dạng của phân lớp ; Elớp3 =1391.7 (T/m2)

 β là hệ số xét đến nở hông của đất, lấy gần đúng cát pha: β =0,72

Kết quả tính toán ứng suất σtb, σgl theo độ sâu được trình bày như bảng sau:

Bảng 1.14: Kết quả tính toán lún móng M1:

0 34 0 1 8.46 37.702 4.45650

1

0.0056635861.29

38.39429

4.932026

0.0052114962.58

39.77887

6.011796

0.0044296493.88

41.16345

7.566787

0.0036418445.17

42.54803

9.62947 0.002958

6.47 40.47 1 0.40154 3.3970284 43.9326

1

12.93266

0.0022741560.024178733

Ta thấy S2 = ΣSi = 2.4178733(cm) < 8 (cm), thỏa mãn điều kiện

Tính lún cho móng M2: LM/BM = 1Kết quả tính toán ứng suất σtb, σgl theo độ sâu được trình bày như bảng sau:

Bảng 1.15: Kết quả tính toán lún móng M2: