đồ án nền móng tham khảo ĐH GTVT

Đồ án nền và móng Đại Học Giao Thông Vận Tải, chi tiết, đã qua điểm cao. CHƯƠNG 1. THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT 1.1. SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT • Hố khoan gồm lớp đất mặt và 3 lớp địa chất bên dưới • Mực nước ngầm ở độ sâu 6.6 (m) 1.1.1. Lớp đất mặt: Sét, sét pha màu nâu đen lẫn rễ cây, trạng thái nữa cứng. Lớp xuất hiện từ bề mặt địa hình tự nhiên, độ sâu đáy lớp thay đổi từ 2.973m (HK1). Bề dày lớp trung bình là 1.5m.

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT

HK3 30.0

Thấu kính 3:

5.0

TK3

4.5 -2.0

Sét pha nhiều cát màu vàng, trạng thái nử a cứ ng.

-4.495 TK2

Cát mịn lẫn bột màu xám vàng, đôi chỗ lẫn

ít sé t, trạng thá i chặ t vừa

Cát trung, thô đôi chỗ cá t mịn lẫn bột màu vàng, xá m vàng,, trạng thái chặt vừa

Phụ lớp 2a : Lớp số 1:

Cát pha màu xám xanh, trạng thá i dẻ o.

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ MÓNG BĂNG

2.1 SƠ ĐỒ MÓNG BĂNG VÀ SỐ LIỆU TÍNH TOÁN

2.2 CHỌN VẬT LIỆU CHO MÓNG

- Bê tông B20(M250) có:

+ Mô đun đàn hồi E=27000 MPa

2.4.2 Tổng hợp lực và momen tại tâm đáy móng:

= 444.111 kNm

2.4.3 Quy đổi giá trị tiêu chuẩn:

2.5 XÁC ĐỊNH SƠ BỘ KÍCH THƯỚC MÓNGCác chỉ tiêu cơ lí nơi đặt móng

2.5.1 Chiều dài đầu thừa

2.5.5 Kiểm tra cường độ

2.5.6 Kiểm tra điều kiện biến dạng trượt

• Áp lực đất chủ động E a được tính như sau:

: là ứng suất đất nền theo phương thẳng đứng tại vị trí ngang đáy móng

1 KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN BIẾN DẠNG NỀN

z

- z là độ sâu phân lớp tính từ đáy móng

1 Điều kiện xuyên thủng

• Theo điều kiện chịu cắt: (Tính trên một lát cắt có bề rộng b = 1m)

Để cánh móng thỏa điều kiện bền cắt thì:

2.7.1 Quy đổi tiết diện

Theo công thức tổng quát ta có:

Theo công thức tổng quát ta có:

Xác định vị trí trục trung hòa:

Ta có: Mf > Mmax=429.46(kN.m) Vậy trục trung hòa đi qua cánh.Xét tiết diện:

-Tại gối: Tiết diện tính toán theo hình chữ nhật nhỏ có kích thước:

-Tại nhịp: tiết diện tính toán theo hình chữ nhật lớn có kích thước:

Số liệu tính toán:

-Hệ số làm việc bê tông làm việc theo trạng thái bình thường ɣ=1

2 4

1

5 6

Bố trí thép trong móng băng

2.7.2 Tính toán cốt thép theo phương dọc (cây 1, 2).

Có 9 mặt cắt tại vị trí mô men và lực cắt lớn nhất ở nhịp và gối Tính toán cụ thể tại mặt cắt số 1 và 2, làm tương tự với các mặt cắt còn lại

Kiểm tra khả năng chịu lực:

Nếu [M]>M => Đạt yêu cầu, nếu không tính lại

(mm

2)

μ(%)

Δ

[M](kNm)

0.03

0.01

Gối

0.017

0.01

2.7.3 Tính thép theo phương ngang (cây số 4):

Sơ đồ tính là dầm console

Bước thép: => Chọn a= 200mm

Vậy cốt thép theo phương cạnh ngắn là:

2.7.4 Tính thép đai (cây số 6):

Vậy bê tông không đủ chịu lực cắt nên cần phải tính cốt đai cho dầm

n=4,

Cấu kiện chịu uốn, tiết diện tính toán là tiết diện hình chữ nhật nên

Kiểm tra phá hoại dòn cho cốt đai:

=> Đạt yêu cầu, không xảy ra hiện tượng phá hoại dòn

Kiểm tra khả năng chịu lực khi có cốt đai tham gia:

=>Đạt yêu cầu, không tính cốt xiên.

Tại vị trí giữa nhịp:

2.7.5 Chọn cốt giá (cây số 3):

Chọn 2 12

2.7.6 Chọn thép theo phương cạnh dài (cây số 5):

Chọn thép cấu tạo 10a200

CHƯƠNG 3 MÓNG CỌC

3.1 SỐ LIỆU MÓNG CỌC

Hình 3.1 Sơ đồ tính móng cọc

-5.7

-22.0 8.0

2.8 Độ sâ u (m)

-7.2 -2.5

-17.0

41.2

1

Sé t lẫn bộ t màu nâu và ng, nâu đỏ ,

trạng thá i cú ng đến rất cứ ng.

Cá t thô lẫn ít sạn sỏ i màu nâu vàng, đỏ ,

trạng thá i chặt vừa.

ĐN

Sé t pha lẫ n ít sạn sỏ i mà u nâu vàng,

xá m nâu đỏ , trạng thá i dẻ o mềm.

Lớ p đất nền

Lớ p số 6

6

Cá t hạt mịn lẫn ít sé t màu xá m, nâ u

và ng, trạng thá i chặ t vừ a.

Cá t pha màu xá m, trạng thá i rời.

KÝ HIỆ U ĐỊA CHẤ T & LỚ P ĐẤ T

Đất nền: Đấ t san lấ p, cá t, sạn, gạch

Cá t thô, đô i chỗ cá t trung lẫ n ít sạn sỏ i

màu nâu vàng, trạng thá i chặt vừa.

Cá t mịn lẫ n ít bộ t, sé t màu vàng, nâu

vàng, trạng thá i rờ i - chặ t vừ a.

Lớ p số 4:

3

Lớ p số 2:

Cá t mịn lẫ n bộ t màu nâ u hồng, nâ u

đỏ , trạng thá i rờ i.

-17.8 -21.0

21.5 -7.2

41.2 -2.5

Bảng 3.2 Tổng hợp số liệu địa chất

lớp

Chiều

Bảng 3.3 Vật liệu sử dụng cho đài cọc và cọc đúc sẵn

1.3 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CỘT

Chọn

1.4 CHỌN ĐỘ SÂU CHÔN ĐÀI MÓNG

- Thiết kế mặt đài cách mặt đất 0.9m (độ sâu -0.900 m)

- Mực nước ngầm ở độ sâu -3.4 m so với mặt đất tự nhiên

đất

- Giả sử bề rộng đài móng B=2m

1.5 CHỌN SƠ BỘ TIẾT DIỆN VÀ CHIỀU DÀI CỌC

Chọn cọc BTCT đúc sẵn có những thông số như sau:

- Chọn cọc có tiết diện 250x250mm

- Chọn sơ bộ chiều dài cọc là 15m ( 3 cọc, mỗi cọc 5m)

- Đoạn ngàm vào đài 100mm

- Đoạn đập đầu cọc 600mm (≥30d=30x20=600mm)

Chiều sâu mũi cọc 15,8m

Kiểm tra cọc theo điều kiện vận chuyển, lắp dựng

Vận chuyển

Lắp dựng

- Trọng lượng bản thân cọc:

- Momen lớn nhất khi lắp và dựng cẩu:

+ Chọn a=30mm →

Diện tích cốt thép:

Vậy bố trí thép trong cọc 2d20 mỗi phía (Asc = 628mm2) là thỏa mãn

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

3.2.1 Sức chịu tải cọc theo vật liệu

Trong đó: chọn thép trong cọc 4d20

− Trường hợp 2: cọc chịu tải trọng công

trình

I: momen quán tính tiết diện ngang cọc



Vậy chiều dài tính toán của cọc là: =0.5 với trường hợp đài cọc ngàm trong đài và mũi cọc ngàm vào đất.



- Độ mảnh của cọc:

3.2.2 Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý đất nền ( dựa theo mục 7.2.2.1 TCVN 10304-2014)

- Sức chịu tải cho phép:

- sức chịu tải cực hạn:

theo Bảng 3

trên thân cọc có xét đến ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc đến sức

• Lực ma sát đơn vị fsi (tra bảng)

Ta có bảng tính sau:

Bảng 3.1 Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý.

3.2.3 Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ của đất nền

- Sức chịu tải cực hạn của cọc xác định theo công thức

Trong đó:

Sức chịu tải cực hạn do ma sát bên

Sức chịu tải cực hạn do mũi cọc

Ma sát bên đơn vị giữa đất và cọc

Cường độ chịu tải đất ở mũi cọc

Chu vi của cọc tại vị trí ta xét

Diện tích mũi cọc

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

Trong đó :

Hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên

Hệ số an toàn cho sức kháng mũi, bằng 2.0 – 3.0 Chọn

Trong đó:

u = 4×0,25 = 1 m : Chu vi tiết diện ngang cọc

l i

(m )

C (kN/

vi ’ (kN /m 2 )

k si

σ hi ’ (kN/

3 7.2-11.5 9.35 4.3 2.3 0.43 0.477 117.2 0.57 66.8 34.16 146.9

Ta có bảng tính sau:

Bảng 3.2 Sức chịu tải của cọc theo cường độ đất nền.

1x477,3= 477,3 kN

 Tính Ru:

-Sức chịu tải cho phép của cọc là:

-Sức chịu tải cực hạn của cọc theo đất nền là:

3.2.4 Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu SPT ( công thức Nhật Bản)

Np là chỉ số SPT trung bình trong khoảng 1d dưới và 4d trên mũi cọc

Sử dụng hình G.2- TCVN 10304-2014 để xác định

αp là hệ số điều chỉnh cho cọc đóng, phụ thuộc vào tỷ lệ giữa sức khángcắt không thoát nước của đất dính cu và trị số trung bình của ứng suất pháp hiệu quả thẳng đứng, xác định theo biểu đồ trên Hình G.2a;

cu,i = 6,25 Nc,i, tính bằng kPa, trong đó Nc,i là chỉ số SPT trong đất dính

Nc,i

chỉ sốSPT trung bình trong lớp đất dính

đất khi sử dụng móng cọc, lấy bằng 1 đối với cọc đơn và lấy bằng 1,15 trong móng nhiều cọc

1.15

3.3 Xác định khối lượng cọc, kích thước cọc, bố trí đài móng

Quy ước:

- Tải trọng của công trình qua đài cọc chỉ truyền xuống lên các cọc chứ không trực tiếp truyền lên phần đất nằm giữa các cọc tại mặt tiếp giáp giữa các cọc

người ta coi móng như khối móng quy ước bao gồm cọc và phần đất giữa các cọc

3.3.1 Chọn số lượng cọc, bố trí cọc trong đài

3.4 Kiểm tra tải tác dụng lên đầu cọc

3.4.1 Điều kiện cọc đơn

Chuyển các ngoại lực tác dụng về đáy đài tại trọng tâm nhóm cọc ( ở đây ta có trọng tâm nhóm cọc trùng trọng tâm đáy đài):

Tải trọng tác dụng lên cọc được xác định theo công thức:

Trong đó :

: số cọc trong một đài

: tọa độ tim cọc thứ i tại cao trình đáy đài

Ta có bảng tính sau:

đất bão hòa nước

lớp đất tại cao trình mũi cọc

%Vậy cọc làm việc tận dụng tốt khả năng chịu lực.

3.4.2 Kiểm tra điều kiện ép cọc

Lực ép cho phép khi thi công cọc theo mục 3.5 và 3.6 của TCVN 9394:2012

Chọn lực ép cọc khi thi công

Sức chịu tải của nhóm cọc:

Vậy thoã đều kiện sức chịu tải của nhóm cọc

3.5 Kiểm tra ổn định dưới đáy khối móng quy ước, ước lượng độ lún móng cọc

3.5.1 Xác định khối móng quy ước

Theo Mục 7.4.4 – TCVN 10304:2014, mặt truyền tải của khối móng quy ước được

mở rộng hơn so với diện tích đáy đài với góc mở:

, với : là góc ma sát trong tính toán trung bình của đất

Chiều dài móng quy ước theo phương x:

 chọn 5mChiều dài móng quy ước theo phương y:

 chọn 5mMomen chống uốn của khối móng quy ước:

Chiều cao khối móng quy ước:

Diện tích khối móng quy ước:

Khối lượng đất trong móng quy ước:

Khối lượng cọc và đài bê tông cốt thép:

Khối lượng đất bị cọc và đài chiếm chỗ:

Tổng khối lượng trên khối móng quy ước:

3.5.2 Kiểm tra ổn định nền dưới khối móng quy ước

Tải trọng quy về đáy khối móng qui ước:

kN

kN.mỨng suất dưới khối móng qui ước:

Xác định sức chịu tải của đất nền theo trạng thái giới hạn II

Theo Mục 4.6.9 – TCVN 9362:2012, áp lực trung bình tác dụng lên nền dưới

đáy móng không được vượt quá áp lực tính toán tác dụng lên nền tính theo công thức:

Trong đó:

các mẫu đất tại nơi xây dựng)

- A, B và D là các hệ số không thứ nguyên, lấy theo Bảng 14 phụ thuộc vào góc

ma sát trong của đất dưới mũi cọc

Với

- là trọng lượng thể tích đất nằm phía dưới mũi cọc,

: là lực dính của đất dưới mũi cọc,

Vậy sức chịu tải của đất nền dưới đáy khối móng quy ước là:

Kiểm tra điều kiện ổn định:

Vậy điều kiện ổn định đất nền được thỏa mãn

3.6 Tính lún khối móng quy ước theo tổng phân bố

: mô đun đàn hồi của vật liệu làm cọc

: mô men quán tính tiết diện ngang của cọc

: đối với cọc có đường kính thân cọc d < 0.8 (m)

Vậy:

số:

Giá trị các hệ số không thứ nguyên:

3.7.2 Xác định chuyển vị ngang và góc xoay

cứng trong đài và đầu cọc không bị xoay, tính theo công thức sau:

thấp

Moment uốn và lực cắt của cọc tại cao trình mặt đất:

Chuyển vị ngang và góc xoay tại cao trình mặt đất:

Nhận xét:

Theo Mục 10.7.2.2-22TCN272-05, chuyển vị ngang của cọc ở cao trình mặt đất

(thỏa điều kiện)

Chuyển vị ngang và góc xoay của cọc ở mức đáy đài:

trong các tiết diện cọc được tính theo công thức:

3.8 Kiểm tra ổn định nền xung quanh cọc

: hệ số kể đến phần tải trọng thường xuyên trong tổng tải trọng, lấy

Vậy:

Kết luận: Nền đất xung quanh cọc ổn định

3.9 Kiểm tra khả năng chịu cắt của cọc

Lực cắt lớn nhất do tải trọng ngang gây ra:

Theo Mục 6.2.3.3 - TCVN 5574:2012, khả năng chịu cắt của bê tông:

Trong đó:

b : là chiều dài cạnh tiết diện,

: là chiều cao làm việc của tiết diện cọc

Chọn lớp bê tông bảo vệ

n

, lấy : lấy với trường hợp thi công cọc đóng (ép)

: là cường độ chịu kéo tính toán dọc trục

Kiểm tra:

Kết luận: bê tông cọc đảm bảo khả năng chịu cắt, bố trí cốt đai theo cấu tạo.

3.10 Xác định chiều cao đài móng, kiểm tra điều kiện chống xuyên thủng

Chọn chiều cao sơ bộ là 0,6 m

Điều kiện kiểm tra:

Trong đó:

: lực gây xuyên thủng

: lực chống xuyên thủng

+ : là cường độ chịu kéo tính toán của bê tông đài cọc

 Xuyên thủng tự do với góc α = 450 :

Với góc nghiêng

Đáy bé:

Đáy lớn:

Xuyên thủng hạn chế

Vậy h = 0,6 (m) đảm bảo điều kiện xuyên thủng.

Kết luận: Đài cọc không bị cột xuyên thủng.

3.11 Kiểm tra khả năng chống cắt cho đài

Theo Mục 6.2.3.4 - TCVN 5574:2012, đối với cấu kiện bê tông cốt thép không

có cốt thép đai chịu lực cắt, để đảm bảo độ bền trên vết nứt xiên cần tính toán đối cới vết nứt xiên nguy hiểm nhất theo điều kiện :

Trong đó :

lực lớn hơn

- : hệ số xét đến ảnh hưởng của lực dọc

Do

Kiểm tra:

Kết luận: bê tông đài cọc đảm bảo khả năng chịu cắt.

3.12 Tính toán cốt thép cho đài móng

Cốt thép tính toán cho đài móng để đảm bảo khả năng chịu uốn của đài dưới tácdụng của phản lực đầu cọc

Giả thiết đài tuyệt đối cứng, xem đài làm việc như bản consol có một đầu ngàm vào mép cột và một đầu tự do

Moment tại ngàm do phản lực các đầu cọc gây ra với các giá trị:

Trong đó:

Tính toán cốt thép đài:

Với:

3.12.1 Cốt thép đặt theo phương X

Moment tại ngàm tương ứng với mặt cắt 2-2:

Chọn Ø18a200

Thép lớp trên chọn theo cấu tạo d12a200

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Gs Ts.Nguyễn Đình Cống (2011), Sàn sườn bê tông toàn khối, NXB Xây dựng

2 Gs.Ts.Nguyễn Đình Cống (2010), Tính toán tiết diện cột bê tông cốt thép, NXBXây dựng

3 Gs.Ts.Nguyễn Đình Cống (2008) – Tập 1 và 2, Tính toán thực hành cấu kiện bêtông cốt thép theo tiêu chuẩn TCVN 356-2005, NXB Xây dựng

4 Châu Ngọc Ẩn (2007), Nền móng, NXB ĐH Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh

5 PGs.Ts.Võ Phán (2012), Các phương pháp khảo sát hiện trường và thí nghiệm đất trong phòng , NXB ĐH Quốc Gia Tp.Hồ Chí Minh

6 TCVN 10304-2014 Tiêu chuẩn thiết kế móng cọc

7 TCVN 5574-2012 Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép

8 TCVN 2737:1995, Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế, NXB Xây dựng

9 TCXD 205:1998, Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế