Thuyết MInh Đồ Án Nền Móng Tham Khảo

ĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH CỦA NỀN ĐẤT ĐÁY MÓNG .... Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ của đất nền .... Xác định khối lượng cọc, kích thước cọc, bố trí đài móng ..... Kiểm tra ổn định d

GVHD: TRẦN HÙNG CƯỜNG Page 1

LỜI CẢM ƠN

Đồ án nền móng này đạt kết quả tốt đẹp, tôi đã nhận được sự hỗ trợ, giúp đỡ của nhiều cơ quan, tổ chức, cá nhân Với tình cảm sâu sắc, chân thành, cho phép tôi được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tất cả các cá nhân

và cơ quan đã tạo điều kiện giúp đỡ trong quá trình thực hiện đồ án

Trước hết, tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trường Đại Học Giao Thông Vận Tải TP.HCM đã tận tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức quý giá của mình cho tôi nói riêng cũng như các bạn sinh viên nói chung trong suốt thời gian qua Đặc biệt, đồ án nền móng lần này cũng không thể hoàn thành nếu không có sự hướng dẫn tận tình của thầy Trần Hùng Cường

Tiếp đến tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã hỗ trợ và động viên trong suốt thời gian qua để tôi có thể hoàn thành đồ án ngày hôm nay

Thông qua đồ án nền móng lần này, tôi mong muốn có thể hệ thống hóa lại kiến thức đã học cũng như học hỏi thêm lý thuyết tính toán kết cấu

Với điều kiện thời gian cũng như kinh nghiệm còn hạn chế của một học viên,

đồ án nền móng này không thể tránh được những thiếu sót Tôi rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn sinh viên khác đặc biệt là sự hướng dẫn của thầy Trần Hùng Cường để tôi có điều kiện

bổ sung, nâng cao ý thức của mình, phục vụ tốt hơn công tác thực tế sau này Tôi xin chân thành cảm ơn!

Tp HCM, ngày 06, tháng 07, năm 2019 Sinh viên thực hành

Phạm Văn Đủ

GVHD: TRẦN HÙNG CƯỜNG Page 2

MỤC LỤC PHẦN 1: THIẾT KẾ MÓNG BĂNG

CHƯƠNG 1 THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT 6

1.1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH: 6

1.1.1 Lớp đất bề mặt: 6

1.1.2 Lớp đất số 1: 6

1.1.3 Lớp đất số 2a: 7

1.1.4 Lớp đất số 2b: 7

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ MÓNG BĂNG 8

2.1 SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN 8

2.1.1 Giá trị tải trọng: 9

2.1.2 Chiều dài chi tiết móng 9

2.2 CHỌN VẬT LIỆU CHO MÓNG 10

2.3 CHỌN CHIỀU SÂU CHÔN MÓNG 10

2.4 XÁC ĐỊNH SƠ BỘ KÍCH THƯỚC MÓNG 11

2.5 ĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH CỦA NỀN ĐẤT ĐÁY MÓNG 12

2.6 ĐIỀU KIỆN ỔN DỊNH Ở TÂM ĐÁY MÓNG ( DIỀU KIỆN LUN ) 16

2.7 KIỂM TRA XUYÊN THỦNG 18

2.8 TÍNH TOÁN CỐT THÉP 21

2.8.1 Tính toán cốt thép theo phương ngang : Thép số 4 và thép số 5 21

2.8.2.Tính theo phương cạnh dài: thép số 2 và thép số 3 22

2.8.3.Thép ở nhịp (thép số 1) 24

2.8.4.Thép ở gối (thép số 2) 26

2.8.5.Tính cốt đai: (thép số 3) 27

CHƯƠNG 3 MÓNG CỌC 30

3.1 SỐ LIỆU MÓNG CỌC 30

3.1.1 Số liệu tải trọng 30

3.1.2 Tổng hợp số liệu địa chất 31

3.1.3 Thông số vật liệu 38

3.1.4 Xác định kích thước cột 38

3.1.5 Chọn độ sâu chôn móng D f 38

3.1.6 Chọn sơ bộ tiết diện và chiều dài cọc 39

3.2 Xác định sức chịu tải cọc 41

3.2.1 Sức chịu tải cọc theo vật liệu 41

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) 43

3.2.3 Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ của đất nền 44

3.2.4 Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu SPT ( công thức Nhật Bản) 46

3.2.5 Chọn sức chịu tải thiết kế của cọc đơn 48

3.3 Xác định khối lượng cọc, kích thước cọc, bố trí đài móng 48

GVHD: TRẦN HÙNG CƯỜNG Page 3

3.3.1 Chọn số lượng cọc, bố trí cọc trong đài 48

3.3.2 Kích thước đài móng 49

3.4 Kiểm tra tải tác dụng lên đầu cọc 49

3.4.1 Điều kiện cọc đơn 49

3.4.2 Kiểm tra điều kiện ép cọc 51

3.4.3 Điều kiện nhóm cọc 51

3.5 Kiểm tra ổn định dưới đáy khối móng quy ước, ước lượng độ lún móng cọc 51

3.5.1 Xác định khối móng quy ước 51

3.5.2 Kiểm tra ổn định nền dưới khối móng quy ước 52

3.6 Tính lún khối móng quy ước theo tổng phân bố 54

3.7 Kiểm tra cọc chịu tải trọng ngang (TCXD 205:1998) 55

3.7.1 Xác định các hệ số 55

3.7.2 Xác định chuyển vị ngang và góc xoay 56

3.8 Kiểm tra ổn định nền xung quanh cọc 63

3.9 Kiểm tra khả năng chịu cắt của cọc 64

3.10 Xác định chiều cao đài móng, kiểm tra điều kiện chống xuyên thủng 64

3.11 Kiểm tra khả năng chống cắt cho đài 68

3.12 Tính toán cốt thép cho đài móng 68

3.12.1 Cốt thép đặt theo phương X 70

3.12.2 Cốt thép đặt theo phương Y 71

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 73

GVHD: TRẦN HÙNG CƯỜNG Page 4

DANH SÁCH HÌNH VẼ

Hình 2.1 Sơ đồ móng băng 8

Hình 2.2 Mặt cắt ngang móng băng 8

Hình 2.3 Mặt cắt địa chất 10

Hình 2.4 Kích thước móng đã chọn 15

Hình 2.5 Sơ đồ thể hiện ứng suất gây lún 18

Hình 2.6 Móng băng chịu xuyên thủng 20

Hình 2.7 Các thanh thép bố trí trong móng băng 21

Hình 2.8 Biểu đồ bao moment 24

Hình 3.1 Sơ đồ móng cọc 30

Hình 3.2 Mặt cắt địa chất 31

Hình 3.3 Sơ đồ vận chuyển cọc 39

Hình 3.4 Sơ đồ lắp dựng 40

Hình 3.5 Kích thước đài móng 49

Hình 3.6 Tháp xuyên thủng tự do 66

Hình 3.7 Tháp xuyên thủng hạn chế 67

Hình 3.8 Sơ đồ tính thép đài 70

Hình 3.9 Mặt bằng bố trí thép đài móng 72

GVHD: TRẦN HÙNG CƯỜNG Page 5

DANH SÁCH BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Tải trọng tính toán 9

Bảng 2.2 Tải trọng tiêu chuẩn 9

Bảng 2.3 Chiều dại nhịp của móng 9

Bảng 2.4 Tính lún cho móng 17

Bảng 2.5 Gía trị moment tại các mặt cắt 24

Bảng 2.6 Tính thép ở nhịp 26

Bảng 2.7 Tính thép ở gối 27

Bảng 2.8 Gía trị lực cắt tại các gối 27

Bảng 3.3.1 Bảng số liệu tải trọng 30

Bảng 3.2 Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý 43

Bảng 3.3 Sức chịu tải của cọc theo cường độ đất nền 45

Bảng 3.4 Cường độ sức kháng trung bình của đất 47

Bảng 3.5 Tải tác dụng lên cọc 50

Bảng 3.6 Thí nghiệm nén lún 54

Bảng 3.8 Kiểm tra biến dạng nền 55

Bảng 3.9 Số liệu tính toán 55

Bảng 3.10 Moment dọc thân cọc 58

Bảng 3.11 Lực cắt dọc thân cọc 60

Bảng 3.12 Áp lực ngang 62

GVHD: TRẦN HÙNG CƯỜNG Page 6

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN NỀN MÓNG PHẦN I: THIẾT KẾ MÓNG BĂNG

(ĐỀ: Nhóm 3 – STT: 10)

CHƯƠNG 1 THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT

1.1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH:

Giá trị tiêu chuẩn:

Bảng 2.2 Tải trọng tiêu chuẩn

STT CỘT Lực Dọc 𝐍𝐭𝐜

(KN)

Moment 𝐌𝐭𝐜 (KN.m)

2.1.2 Chiều dài chi tiết móng

Bảng 2.3 Chiều dại nhịp của móng

Số TT La

(m)

L1 (m)

L2 (m)

L3 (m)

L4 (m)

Lb (m)

GVHD: TRẦN HÙNG CƯỜNG Page 10

Hình 2.3 Mặt cắt địa chất

2.2 CHỌN VẬT LIỆU CHO MÓNG

Móng được đúc bằng bê tông B20 (M250) có:

Rbt= 11,5 MPa ( cường độ chịu kéo của bê tông )

Rb= 0,9 MPa (cường độ chịu nến của bê tông )

Mô đun đàn hồi E= 2,7x103 MPa = 2,7x107 KN/m2

 giữa bê tông và đất = 22 KN/m3= 2.2 T/m3

2.3 CHỌN CHIỀU SÂU CHÔN MÓNG

Đáy móng nên đặt trên lớp đất tốt, tránh đặt trên rễ cây hoặc lớp đất mới đắp, lớp đất quá yếu

Chiều sâu chôn móng:

Chọn Df = 2 m

 Chiều dài từ mép đến tâm cột A

Góc nội ma sát: 1=16 28 o '

Đáy móng tại lớp số 1

Góc nội ma sát  16 28 o '

Nội suy  A = 0,38 , B = 2,5 , D = 5,08

P Rtc min

P  0Trong đó :

tc

R là cường độ ( sức chịu tải TC ) của đất nền dưới đáy móng

tc 1 2

f tc



 Htt H1tt Htt2 H3ttHtt4 Htt5 13,5 15,75 24,75 18 11,25 61kN    

Vậy thỏa điều kiện ổn định

 Kiểm tra điều kiện cường độ :

GVHD: TRẦN HÙNG CƯỜNG Page 16

2.6 ĐIỀU KIỆN ỔN DỊNH Ở TÂM ĐÁY MÓNG ( DIỀU KIỆN LUN )

Tiến hành kiểm tra lún cho móng băng theo phương pháp tổng phân tố:

z (m) z/b ko gl

 (kN/m2)

bt

 (kN/m2)

- z là độ sâu phân lớp tính từ đáy móng

- k o là hệ số tra bảng dựa vào tỉ số L/b và z/b

-    0bt bt Dflà ứng suất hữu hiệu đất nền tại đầu lớp phân tố

-     1bt 0bt hi là ứng suất hữu hiệu đất nền tại đáy lớp phân tố

-  gl KoPgl là ứng suất gây lún do tải trọng ngoài (móng) gây thêm

(thoả yêu cầu biến dạng)

Hình 2.5 Sơ đồ thể hiện ứng suất gây lún

2.7 KIỂM TRA XUYÊN THỦNG

Trong móng băng xuyên thủng từ cột xuống móng đã được tính toán trong dầm móng và cốt đai chịu lực cắt này, chính vì vậy ta không cần kiểm tra xuyên thủng từ cột xuống dầm móng mà chỉ kiểm tra xuyên thủng từ dầm móng xuống cánh móng

Nguyên tắc: ta phải kiểm tra hết các chân cột Nhưng thường thì ta chỉ kiểm tra ở các cột biên và các cột có lực dọc lớn nhất

Bảng kết quả tính như sau:

GVHD: TRẦN HÙNG CƯỜNG Page 20

Hình 2.6 Móng băng chịu xuyên thủng

Tính toán cho 1m dài:

GVHD: TRẦN HÙNG CƯỜNG Page 21

2.8 TÍNH TOÁN CỐT THÉP

Hình 6 Tính toán cốt thép với các lực tác dụng theo phương cạnh ngắn

Hình 2.7 Các thanh thép bố trí trong móng băng

2.8.1 Tính toán cốt thép theo phương ngang : Thép số 4 và thép số 5 Xem móng là 1 dầm console có 1 đầu ngàm ở mép cột, một đầu tự do

Do lượng thép tính toán quá nhỏ, nên ta sẽ đặt thép theo cấu tạo để đảm bảo

sự làm việc giữa bê tông và cốt thép

Chọn 10 có As = 78,5 mm2

+ Số cây thép trong 1m : s

c s

Thép số 5: Chọn theo cấu tạo 10a200

2.8.2.Tính theo phương cạnh dài: thép số 2 và thép số 3

Quan niệm móng có độ cứng hữu hạn

Theo phương pháp giải tích:

 Tiết diện hình chữ nhật tương đương (BxH)=(300x700)mm

 Giải nội lực bằng phương pháp giải sap

 Biểu đồ bao momen:

μ(%) (mm2)

Nhịp BC 324,39 0,093 0,098 2214 6Ø22 2281 1,38 Nhịp CD 212,78 0,061 0,063 1423 4Ø22 1521 0,9

Tính toán cho tiết diện chữ nhật của dầm (300x600)

Sử dụng bê tông B20 và thép CI:

+ Bê tông B20: Rb = 11.5 MPa; Rbt = 0.9 MPa; Eb = 27,000MPa

+ Thép CII: Rsw = 175 Mpa

Tính cốt đai cho tiết diện gối có lực cắt lớn nhất Qmax = QB= 217,98 kN

Chọn cốt đai 8, 2 nhánh:

GVHD: TRẦN HÙNG CƯỜNG Page 28

R 225(MPa),A 50.3(mm )

- Kiểm tra điều kiện tính

Khả năng chịu cắt của móng

=> Qbmin< Qmax <Qbmax (thỏa điều kiện)

Chọn khoảng cách giữa các cốt đai thoả 3 điều kiện sau:

1.5 R b hS

 Ta chọn cốt đai 2 nhánh với  8a10 0 cho 1/4 nhịp tính từ 2 mép gối trở

ra Và vị trí còn lại ở giữa nhịp bố trí theo cấu tạo cốt đai 2 nhánh với 8a 200

 Thép giá số 6 chọn: 2 12 

Độ sâu đáy lớp m

Ký hiệu lỗ khoan

Cao độ giả định (m) 0.

MẶT CẮT ĐỊA CHẤT QUA HK1 - HK2

KÝ HIỆU ĐỊA CHẤT & LỚP ĐẤT

Tỷ lệ ngang: 1/100

Cát pha màu xám, trạng thái rời.

Sét pha lẫn ít sạn sỏi màu nâu vàng, xám nâu đỏ, trạng thái dẻo mềm Lớp số 1

Lớp số 4:

3

4

45.0 -45.0

-14.2 14.2 -17.0 17.0 -22.0 22.0

-39.7 39.7 -34.0 34.0

ĐN

-7.2 7.2

-41.2 41.2

-8.0 8.0 2

3 4

GVHD: TRẦN HÙNG CƯỜNG Page 32

Tên

hố khoan

Độ sâu mặt lớp m

Độ sâu đáy lớp m

Thành phần chủ yếu: cát pha màu xám, trạng thái rời

Lớp này phân bố như sau:

Độ sâu đấy lớp m

Độ sâu đấy lớp m

Độ sâu đấy lớp m

Độ sâu đấy lớp m

+ Thép chịu lực CIII( SD295) có Rs Rsc 365MPa , Rsw 290MPa,

- Thiết kế mặt đài cách 0.9m ở cao độ -0.9 so với mặt đất tự nhiên

- Mực nước ngầm ở vị trí -3.4m so với mặt đất tự nhiên

- Chiều sâu đáy đài Df phải thỏa mãn điều kiện chịu tải ngang và áp lực bị động của đất

GVHD: TRẦN HÙNG CƯỜNG Page 39

3.1.6 Chọn sơ bộ tiết diện và chiều dài cọc

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

- 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 dài thực tế cọc cắm vào đất 14,3 m Chiều sâu mũi cọc 15,8m

- Chọn chiều cao đài hđ = 0,6m

Kiểm tra cọc theo điều kiện vận chuyển, lắp dựng

Vận chuyển

Hình 3.3 Sơ đồ vận chuyển cọc

2

2 1

2 4

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

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

  hệ số uốn dọc của cọc được tính như sau: :

 Trường hợp 1: thi công ép cọc

01 1 1

l     l 1 5 5m

 bp: chiều rộng quy ước của cọc, phụ thuộc vào đường kính cọc d

Khi:

p p

d 0

d 0.8m b 1.5

5m1m

Eb: modum đàn hồi vật liệu cọc

I: momen quán tính tiết diện ngang cọc

RR

 c là hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, c=1

 qb là cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc, lấy theo Bảng 2:

qp = 8250 (kN/m2)

 u là chu vi tiết diện ngang thân cọc : u 4 0,25 1m  

 fi là cường độ sức kháng trung bình của lớp đất thứ “i” trên thân

cọc, lấy theo Bảng 3

  và cq cftương ứng là các hệ số điều kiện làm việc của đất dưới

mũi và trên thân cọc có xét đến ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc đến sức kháng của đất (xem Bảng 4), chọn  cq 1,1 ;  cf 1

1

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

Ru RsRp  u f lsi i A qp p

Trong đó:

R :s Sức chịu tải cực hạn do ma sát bên

R : Sức chịu tải cực hạn do mũi cọc p

f :s Ma sát bên đơn vị giữa đất và cọc

q : Cường độ chịu tải đất ở mũi cọc p

u : Chu vi của cọc tại vị trí ta xét

GVHD: TRẦN HÙNG CƯỜNG Page 45

Trong đó :

FS :s Hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên

n k s

0 0

n k

1,15 1,6

1,151,15

1,151,6

hi Ko vi

   Trong đó:

σvi’: Ứng suất hữu hiệu giữa lớp đất thứ I theo phương thẳng đứng

Ko = 1 – sinφi : Hệ số áp lực ngang của lớp đất thứ i

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

li(m)

C (kN/

m2)  sin tan

σvi’ (kN/m2)

ksi

σhi’ (kN/

53

5 0.8

24

44.1 26.09 23.5 3.4-

0.5

3 83.7 47.08 197.7

Tổng 477.3

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

c,u b b c,i c,i s,i s,i

GVHD: TRẦN HÙNG CƯỜNG Page 47

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

Bảng 3.4 Cường độ sức kháng trung bình của đất

Nc,i chỉ

số SPT trung bình trong lớp đất dính

- Theo chỉ tiêu cơ lí đất nền: Rc,u11111,6kN

- Theo cường độ đất nền Rc,u 2684.3kN

- Theo kết quả xuyên tiêu chuẩn SPT: Rc,u3745, 2kN

 Sức chịu tải cho phép, theo mục 7.1.11 TCVN 10304-2014

c,u o c,a

- n là hệ số tin cậy về tầm quan trọng của công trình, công trình cấp II thì lấy 1.15

- k là hệ số tin cậy theo đất, móng có 01 đến 05 cọc,  k = 1,6

 Sức chịu tải cho phép của cọc theo cường độ đất nền Rc,a 1405.4kN

 Sức chịu tải cho phép của cọc theo vật liệu Ra,vl 1470kN

 Sức chịu tải cho phép: Rc,a 427,7kN3.3 Xác định khối lượng cọc, kích thước cọc, bố trí đài móng

Quy ước:

- Đài cọc xem như tuyệt đối cứng khi tính toán lực truyền xuống cọc

- 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

- Khi kiểm tra cường độ của đất nền và khi xác định độ lún của móng cọc thì 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

 Chọn số lượng cọc

tt c

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):

 L 14,3 (m) : chiều dài cọc trong đất

 i ih : là ứng suất hữu hiệu theo phương đứng do trọng lượng bản thân của các 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 ep

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:

tb

4



  , với tb : là góc ma sát trong tính toán trung bình của đất

Tính góc ma sát trung bình trong đoạn Ltb: