Đồ án nền móng cho Khoa Xây Dựng

Đồ án Nền Móng cho khoa Xây Dựng trường Đại Học Kiến Trúc hướng dẫn bởi Ths. Nguyễn Tiến Dũng khoá 16.....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

THUYẾT MINH TÍNH TOÁN

1 ) CÁC TÀI LIỆU CẦN DÙNG THIẾT KẾ

Qtt(kN) Cột

N0(kN)

M0(kNm)

Qtt(KN)

Thiết kế nền và móng công trình theo sơ đồ công trình có nội lực do tải trọng tính toán thuộc tổ hợp cơ bảncặp nội lực nguy hiểm nhất gây ra tại chân cột (đỉnh móng) ở cốt thấp hơn cốt ngoài nhà 0,3m như số liệu bài ra

Theo báo cáo kết quả khảo sát địa chất công trình nhà, giai đoạn phục vụ thiết kế bản

vẽ thi công: khu đất xây dựng tương đối bằng phẳng được khảo sát bằng phương pháp khoan thăm dò, xuyên tĩnh, xuyên tiêu chuẩn SPT đến độ sâu 35m Từ trên xuống dướigồm các lớp đất có chiều dày ít thay đổi trong mặt bằng và trung bình bằng các trị số như trong trụ địa chất công trình Chỉ tiêu cơ lý và kết quả thí nghiệm hiện trường của các lớp đất như trong bảng Mực nước ngầm gặp ở độ sâu cách mặt đất 1,3m như trongtrụ địa chất công trình

Nội lực do tải trọng tiêu chuẩn gây ra:

Đối với các công trình khác n =1,2

1.2).Đặc điểm công trình thiết kế

Công trình thiết kế là nhà khách sạn có kết

cấu là khung BTCT:

- Độ lún tuyệt đối giới hạn

Sgh=0,01m

- Độ lún lệch tương đối giới hạn Sgh=0,002

1.3) Tải trọng công trình tác dụng lên móng

Tải trọng công trình tác dụng lên móng đã cho trước theo tổ hợp căn bản là tảitrọng tính toán:

+ Đối với cột trục 2: + Đối với cột trục 1:

1.4).Đánh giá điều kiện địa chất công trình, địa chất thuỷ văn:

Theo báo cáo kết quả địa chất công trình, khu đất xây dựng tương đối bằng phẳng,

được khảo sát bằng các phương pháp khoan thăm dò, xuyên tĩnh, xuyên tiêu chuẩn

SPT Từ trên xuống dưới có các lớp đất, chiều dày ít thay đổi:

Lớp 1: Đất lấp dày 0,4 m

Lớp 2: Đất sét xám tro dày 1 m

Lớp 3: Cát pha 6,3 m

Lớp 4: Đất cát bụi dày 6,8 m

Lớp 5: Cát hạt nhỏ chiều sâu chưa kết thúc

trong phạm vi hố khoan sâu 35m

BẢNG CHỈ TIÊU CƠ LÝ VÀ KẾTQUẢ THÍ NGHIỆM HIỆN

m3)

s(kN/m

qc(kPa)

SPT(N)

cu(kPa) E

Để tiến hành lựa chọn giải pháp nền móng và độ sâu chôn móng cần phải đánh giá tínhchất xây dựng của các lớp đất.

Lớp 1: Đất lấp , có chiều dày trung bình 0,4 m Lớp đất này không đủ chịu lực để làmmóng công trình, không có tính năng xây dựng, phải bóc bỏ lớp này và phải đặt móngxuống lớp đất dưới đủ khả năng chịu lực

Lớp 2 : Sét xám tro dày trung bình 1 m có độ sệt:

Trọng lượng riêng đẩy nổi:

Trọng lượng riêng đẩy nổi:

77 64,17( ) 1,2

2.2) Thiết kế móng M 2 theo phương án móng đơn BTCT chôn nông trên nền thiên nhiên.

2.2.1 Chọn độ sâu chôn móng

Chọn độ sâu chôn móng h =1,6(m) đối với nền đất phía ngoài nhà, như vậy móng đặt trong lớp đất thứ nhất là cát pha, mực nước ngầm nằm trên đáy móng

Như vậy móng đặt sâu trong lớp cát pha là 0,2 m

2.2.2) Xác định kích thước sơ bộ đáy móng

m2= 1 nhà khung không phải dạng tuyệt đối cứng

ktc= 1 vì các chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo kết quả trực tiếp đối với đất

tb tb

NF

  

tc

tb

P 140,85(KPa) R 173,525(KPa)

Điều kiện áp lực được thoả mãn

Kiểm tra điều kiện kinh tế:

2.2.3 Kiểm tra điều kiện áp lực lên lớp đất yếu

Lớp đất bên dưới móng là lớp đất cát bụi tương đối tốt nên không cần kiểm tra

2.2.4, Kiểm tra kích thước sơ bộ đáy móng theo TTGHII:

- Ứng suất bản thân tại đế móng:

- Ứng suất gây lún tại độ sâu zi:

Chia đất nền dưới đế móng thành các lớp phân tố có chiều dày hi �b 2,8 0,7(m)

Tại độ sâu 5,9 m kể từ đế móng có:

gl = 13,495kPa < 0,2bt = 0,2 81,0526= 16,21 kPa

vậy giới hạn nền đến tại điểm 12 ở độ sâu 5,9(m) kể từ đế móng

Độ lún (S) của nền xác định theo công thức:

BIỂU ĐỒ ỨNG SUẤT GÂY LÚN

2.2.5, Tính toán độ bền và cấu tạo móng:

Dùng bê tông B15, Rb= 8500(kPa), Rbt= 750(kPa)

Cốt thép CII, Rs=280000(kPa)

Khi tính toán độ bền ta phải dùng tổ hợp

tải trọng bất lợi nhất

Trọng lượng của móng và đất trên các bậc

móng không làm cho móng bị uốn và

không gây ra đâm thủng nên ta không kể

49,369 (197,47 49,369) 134,309(KPa)

3,4Làm lớp bê tông lót dày 10cm, vữa ximăng cát vàng B7,5 đá

- Áp lực tính toán trung bình trong phạm vi diện tích gây đâm thủng:

min ( max min)

Cốt thép để dùng cho móng chịu mômen do áp lực phản lực của đất nền gây ra.

Khi tính mômen ta quan niệm cánh như những công sôn được ngàm vào các tiết diện

đi qua mép cột

* Mô men tương ứng với mặt ngàm I-I

519, 281

26,93( )0,9 0,9.0,765.280000

B - PHƯƠNG ÁN MÓNG NÔNG TRÊN ĐỆM CÁT

1 Xác định sơ bộ kích thước đáy móng

Hình: Sơ đồ chọn chiều sâu đặt móng

Dùng cát hạt thô vừa, đầm chặt vừa để làm đệm cát: Tra phụ lục D TCVN 9362:2012

(bảng D.1) ta có cường độ tính toán của cát làm đệm: Ro=400KPa, cường độ này ứng với b1=1m; h1=2m

Thiết kế móng đơn bêtông cốt thép trên nền đệm cát, chọn độ sâu chôn móng h=1,5 m

kể từ đáy móng đến lớp đất phía ngoài nhà, đất trong nhà chênh đất ngoài nhà 0,3m Mực nước ngầm nằm trên đáy móng

 Tải trọng tiêu chuẩn ở đỉnh móng:

Thỏa mãn điều kiện áp lực dưới đáy móng.

 Kiểm tra điều kiện kinh tế:

- Ứng suất trong nền tại đáy móng ở trạng thái tự nhiên:

- Ứng suất trong nền tại mặt đất yếu ở trạng thái tự nhiên:

- Ứng suất tăng thêm trong nền tại mặt đất yếu do tải trọng gây ra:

i i i

h

kN m h

0

2.2, 4

9,073 0,529

d

gl z

 Kiểm tra nền đệm cát theo điều kiện biến dạng:

Tra bảng theo quy phạm với cát hạt thô ta có Ec = 35000 kPa

Móng có b < 10m, nền đất có chiều dày lớn, ta tính theo phương pháp cộng lún các lớpphân tố

* Ứng suất bản thân tại đế móng:

* Ứng suất gây lún tại tâm diện tích đế móng:

6,2 13,075 0, 2. 6,2 0, 2.74,0137 14,8

 Do vậy, ta lấy giới hạn nền đến độ sâu kể từ đáy móng

- Độ lún (S) của nền xác định theo công thức:

IV Tính toán độ bền cấu tạo móng

- Bê tông móng cấp độ bền 15: Rb =8500 kPa, Rbt = 750 kPa

Móng có lớp bê tông lót dày 10cm, lấy lớp bảo vệ abv� 3cm  lấy abv= 0,035m.Chiều cao làm việc của móng:

tt

tt

ct

P P

- Áp lực tính toán trung bình trong phạm vi diện tích gây đâm thủng:

3 Tính toán và bố trí cốt thép cho móng.

- Cốt thép để dùng cho móng chịu mômen do áp lực phản lực của đất nền gây ra Khi tính mômen ta quan niệm cánh như những công sôn được ngàm vào các tiết diện đi qua mép cột

 Mô men tương ứng với mặt ngàm I-I:

 l lc  2,4 0,5 

SI s

A n a

106, 67

b

mm n

SII s

A n a

=> Chọn n=18 thanh

Chiều dài mỗi thanh: l t  2 2.0, 025 1,95 m.

Khoảng cách giữa hai trục cốt thép:

a =

2400 2 25 152(25 15)

136, 47

l

mm n

±0.000

a

COT KHÁO SAT(-0,3m)

2 G

+ Số đoạn cọc: 3, đoạn 1 dài 8m, đoạn 2 dài 7m, đoạn 3 dài 7m.

 Phương án thi công: thi công cọc ép.

 Cách thức liên kết cọc với đài:

- Đế đài đặt cách 1,8 m so với cos 0.00, tức là cách 1,5 m đối với

cos tự nhiên, nằm trong lớp sét xám tro Mũi cọc cắm vào lớp cát

hạt nhỏ

- Chiều cao đài là hđ = 0,8 m

- Phần trên của cọc ngàm vào đài h1 = 0,15 m

- Phần râu thép đập đầu cọc lớn hơn 20=20.18 = 360mm Chọn

400mm=0,4 m

+ Thân cọc xuyên qua lớp 2 sét xám tro là 6 m

+ Thân cọc xuyên qua lớp 3 cát pha là 6,3m

+ Thân cọc cắm vào đất cát bụi là 6,8 m

+ Mũi cọc cắm vào đất cát hạt nhỏ một đoạn 2,35 m

Ta có chiều dài của cọc là: Lcọc = 0,4 + 0,15 + 6 + 6,3 + 6,8+ 2,35= 22 m

Chiều dài cọc cắm vào đất : Ltt = 22 – 0,4– 0,15 = 21,45 m

- Để nối các cọc với nhau ta dùng phương pháp hàn hai đầu cọc với nhau bằng các tấmthép Để nối cọc bằng biện pháp hàn sẵn các bản thép vào thép dọc của cọc

5

I Xác định sức chịu tải thẳng đứng của cọc đơn

k b EI

2 Theo sức chịu tải của đất nền

a Theo kết quả thí nghiệm trong phòng

 Theo TCXD 10304-2014:

Chân cọc cắm vào lớp cát hạt nhỏ nên cọc làm việc theo sơ đồ cọc ma sát

Sức chịu tải trọng nén cực hạn của cọc:

R    ( q A  u �  f l )

Trong đó:

c

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

qb : cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc, lấy theo bảng 2 của TCVN 10304-2014,

qb = 3543,5 kPa với chiều dài hạ cọc là 21,45m ở lớp đất cát hạt nhỏ

u: chu vi tiết diện ngang thân cọc

fi : cường độ sức kháng trung bình của lớp đát thứ “i” trên thân cọc, lấy theo bảng 3

của TCVN 10304-2014.

Ab : diện tích cọc tựa lên đất, lấy bằng diện tích tiết diện ngang mũi cọc đặc, cọc ống

có bịt mũi, bằng diện tích tiết diện ngang lớn nhất của phần cọc được mở

rộng và bằng diện tích tiết diện ngang không kể lõi của cọc ống không bịt mũi

li : chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ “ i”

cq

 và cf tương 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 đén sức kháng xuyên của đất, lấy theo bảng 4 của TCVN 10304-2014

Bảng cường độ tính toán ma sát thành của đất

Sức chịu tải cho phép của cọc là:

Pd=

0

794, 427.1,15

453,958 1,15.1,75

 : là hệ số tin cậy về tầm quan trọng của công trình, lấy bằng 1,2;1,15;1,1 tương ứng với tầm quan trọng của công trình cấp I, II, và III

k

 : là hệ số tin cậy theo đất

b Theo kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh

Ab : diện tích tiết diện ngang mũi cọc – Ab = 0,0625 m2

u : chu vi tiết diện ngang cọc – u = 4.0,25 = 1 m

fi : cường độ sức kháng trung bình (ma sát đơn vị) của lớp đất thứ “i” trên thân cọc – fi

= i

ci

q



qci : cường độ sức kháng mũi xuyên trung bình trong lớp đất thứ “ i “

: hệ số chuyển đổi từ sức kháng mũi xuyên sang sức kháng thân cọc (tra bảng G.2 TCVN 10304-2014)

li : chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ “i”

c Theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT

 Theo tiêu chuẩn TCVN 10304 – 2014:

Sức chịu tải cực hạn của cọc:

Ab = 0,0625(m2): diện tích tiết diện đầu cọc

10Nf

3

c,i

f : cường độ sức kháng trên đoạn cọc nằm trong lớp đất dính thứ “i”:

 : là hệ số điều chỉnh cho cọc đóng, phụ thuộc vào tỷ lệ giữa sức kháng cắt 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;

ls,i : Chiều dày của từng lớp đất rời tiếp xúc cọc;

Nsi : Chỉ số SPT của từng lớp đất rời mà cọc đi qua;

lci : Chiều dày của từng lớp đất dính tiếp xúc cọc;

Cui = 6,25Nu i, : Lực dính không thoát nước của lớp đất dính thứ i tiếp xúc với cọc theoSPT :

,

1135,551

454, 22042,5

Ta có sức chịu tải của cọc là P = min ( Pv, Pd, Px, PSPT ) = Pd = 453,958 kN

Vậy sức chịu tải tính toán của cọc là: P tt = 453,958 kN.

II Xác định số lượng cọc và bố trí cọc trên mặt bằng

- Thay thế phản lực đầu cọc bởi áp lực phản lực giả định của đất nền:

+ Bố trí cọc trong các đài cọc phải thoả mãn các yêu cầu sau:

- Khoảng cách giữa 2 tim cọc  3d = 3�250 = 750 (mm).

- Khoảng cách từ mép đài đến tim cọc biên  0,7d = 0,7�250 = 175 (mm).

=> Chọn 250mm

=> Kích thước thực tế của đài là b×l = (2000×2000) mm

=> Diện tích của đài là: F =2,3×2,3= 5,29 m2

- Trọng lượng thực tế của đài và đất trên đài là:

= 1,1.5,29.1,8.20 = 158,4 kN

- Nội lực tính toán thực tế xác định đến đáy đài (tại trọng tâm mặt bằng cọc):

Ntt = = 1175 + 158,4= 1333,4 kN

= 338+77.0,7= 391,9 KN

+ Lực tính toán truyền xuống cọc:

tt tt

 Thoả mãn lực lớn nhất truyền xuống dãy cọc biên.

Ta có Pmintt 136,046 (kN) > 0 nên không cần phải kiểm tra điều kiện chống nhổ.Vậy tận dụng được khả năng chịu tải của cọc, số lượng cọc đã chọn là hợp lý

III Tính toán nền móng cọc theo trạng thái giới hạn thứ II

Tổng tải trọng tiêu chuẩn xác định tại đỉnh móng:

M0tt(kNm)

Qtt(kN) Cột

N0tt(kN)

M0tt(kNm)

Qtt(KN)

h h

Sơ đồ móng quy ước của móng cọc

Chiều dài của đáy khối qui ước:

- Xác định trọng lượng của khối quy ước:

+ Chiều cao khối móng quy ước: (tính đến cốt TN)

Áp lực tiêu chuẩn ở đáy khối qui ước:

m1 = 1,4 vì mũi cọc hạ vào lớp cát hạt nhỏ, chặt vừa (Tra bảng 2.2 SGT)

m2 = 1 sơ đồ kết cấu của công trình là mềm

 = 20,5o Tra bảng 3-2 trang 27, HDĐANM, ta được A =0,53625; B = 3,16125;

Vậy thoả mãn điều kiện áp lực dưới đáy móng quy ước Nên ta có thể tính toán được

độ lún cuả nền theo quan niệm nền biến dạng tuyến tính

 Tính toán độ lún của nền:

Ta có thể tính toán được độ lún của nền theo quan niệm nền biến dạng tuyến tính

Trường hợp này đất từ chân cọc trở xuống có độ dày lớn, đáy của khối quy ước có diên

tích bé nên ta dùng là nửa không gian tuyến tính để tính toán

Áp lực bản thân ở đáy khối quy ước:

Chia nền đất dưới móng quy ước thành các lớp phân tố có chiều dày:

hi  BM/4 = 3,25/4 = 0,8125 m và đảm bảo mỗi lớp chia ra là đồng nhất

Bảng tính lún

Ta thấy: S = 1,95 cm < 8 cm

Do đó thỏa mãn về điều kiện độ lún tuyệt đối

Biểu đồ ứng suất bản thân và ứng suất gây lún trong móng

IV Tính toán độ bền và cấu tạo đài cọc

b) Do cọc

0,5[ ( 0,5 ) ( 0,5 )]

363,065 0,5[4, 0388(525 0,5.100) 4, 0388(525 0,5.100).250.11,53339

2 Tính toán cốt thép cho đài.

 Mô men tương ứng với mặt ngàm I-I:



tt tt

M x N

5 0,75 363,065

Diện tích cốt thép tương ứng với mặt ngàm I-I:

Với h0 hd 0,15 0,8 0,15 0,65  

6 I

 Số thanh:

19, 75

17, 461,13

SI s

A n a

=> Chọn n=18 thanh

Chiều dài một thanh: l1* 2, 0 2.0,025 1,975  m

Khoảng cách giữa hai trục cốt thép:

2 b

s

R bh 0,0345 11,5 2000 650 A

= 18,43 cm2

Chọn thép có đường kính 12có as=1,13 cm2

 Số thanh:

18, 43

16,311,13

SI s

A n a

=> Chọn n=17 thanh

Chiều dài một thanh: l1* 2, 0 2.0,025 1,975  m

Khoảng cách giữa hai trục cốt thép:

 Bố trí thép:

mÆt c¾t 2 - 2

a a

±0.000

a

COT KHÁO SAT(-0,3m)

2G

Qtt(kN) Cột

N0(kN)

M0(kNm)

Qtt(KN)

tt

o

N n

(kN)296

257,3911,15

tt oy tc

oy

M M

n

(kNm)57

49,5651,15

II Xác định diện tích sơ bộ đáy móng

Cốt �0,00 là cốt trong nhà cao hơn cốt ngoài nhà 0.3m Chọn độ sâu chôn móng -1,5 (m) so với cos ngoài nhà, và sâu 1,8 m so với cốt trong nhà Đế móng nằm ở lớp sét

xám tro Mực nước ngầm nằm trên đáy móng

 Kiểm tra điều kiện áp lực tại đế móng:

= 419,1 kPa < 1,2R =451,5 kPa

= 215,325 kPa < R = 376,25 kPa

= 11,55 kPa >0

Thỏa mãn điều kiện áp lực dưới đáy móng

 Kiểm tra điều kiện kinh tế:

- Ứng suất trong nền tại đáy móng ở trạng thái tự nhiên:

- Ứng suất trong nền tại mặt đất yếu ở trạng thái tự nhiên:

- Ứng suất tăng thêm trong nền tại mặt đất yếu do tải trọng gây ra:

i i i

h

kN m h

Thỏa mãn điều kiện

 Kiểm tra nền đệm cát theo điều kiện biến dạng:

Tra bảng theo quy phạm với cát hạt thô ta có Ec = 35000 kPa

Móng có b < 10m, nền đất có chiều dày lớn, ta tính theo phương pháp cộng lún các lớpphân tố

* Ứng suất bản thân tại đế móng:

* Ứng suất gây lún tại tâm diện tích đế móng:

 Do vậy, ta lấy giới hạn nền đến độ sâu kể từ đáy móng.

- Độ lún (S) của nền xác định theo công thức:

Chiều dài đáy lớp đệm cát:

lđ = l + 2.hđ.tan = 2,2 + 2.1,5.tan30o = 3,932 m

Kích thước đệm cát: lđ ×b đ = 3,6× 4 m.

IV Tính toán độ bền cấu tạo móng

- Bê tông móng cấp độ bền 15: Rb =8500 kPa, Rbt = 750 kPa

- Chọn chiều cao của móng là hm = 0,7 m

Móng có lớp bê tông lót dày 10cm, lấy lớp bảo vệ abv� 3cm  lấy abv= 0,035m

Chiều cao làm việc của móng:

tt

ct

P P

3 Tính toán và bố trí cốt thép cho móng.

- Cốt thép để dùng cho móng chịu mômen do áp lực phản lực của đất nền gây ra Khi tính mômen ta quan niệm cánh như những công sôn được ngàm vào các tiết diện đi qua mép cột

 Mô men tương ứng với mặt ngàm I-I:

 279,156(KPa)

2 2 max 1 2 2.438,3 279,156

tt tt I

SI s

A n a

122,85

b

mm n

SII s

A n a

=> Chọn n=15 thanh

Chiều dài mỗi thanh: l t 1,8 2.0, 025 1, 75  m.

Khoảng cách giữa hai trục cốt thép:

a =

2200 2 25 152(25 15)

151, 42

l

mm n

mÆt c¾t 2 - 2

a a

II- Tính toán cốt thép cột

a) Tính toán cốt thép dọc cho cột 1

Ta có 1,5%  A s  A s' 1,5%.220.400100 13, 2cm2

 Chọn 222 chịu kéo và 222 chịu nén.

 Tính toán cốt đai cho cột 1

 Chọn 225 chịu kéo và 225 chịu nén.

 Tính toán cốt đai cho cột 1