Đồ án nền móng thiết kế móng cọc

Đồ án nền móng , tính sức chịu tải của nền móng , tính sức chịu tải của cọc , thiết kế cọc theo sức chịu tải của công trình.Tính đài móng, lựa chọn móc treo thích hợp tương ứng với chiều dài cọc , kiểm tra các điều kiện tiêu chuẩn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG – GIAO THÔNG

- -ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG

NHÓM 2 Lớp: K63XD

Giảng viên hướng dẫn : PGS.TS PHẠM HOÀNG ANH

Hà Nội, ngày 08 tháng 07 năm 2020

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG – GIAO THÔNG

- -ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG NHÓM 2 Lớp :K63XD

Giảng viên hướng dẫn : PGS.TS PHẠM HOÀNG ANH

Hà Nội, ngày 08 tháng 07 năm 2020

1 Các yêu cầu

Thiết kế móng cọc đài thấp bê tông cốt thép (BTCT) dưới chân cột có các tải trọng theo số liệu trong mục 2 và điều kiện nền đất được cho trong mục 3 Biết cọc sẽ được thi công theo phương pháp ép, yêu cầu:

 Lựa chọn chiều sâu đáy đài, chiều dài cọc, kích thước tiết diện cọc;

 Dự báo sức chịu tải của cọc đơn;

 Xác định số lượng cọc và bố trí cọc;

 Kiểm tra sức chịu tải của cọc trong móng;

 Tính toán kiểm tra sức chịu tải của nền đất dưới mũi cọc;

 Tính toán và kiểm tra độ lún của móng cọc (cho phép độ lún của móng cọc

là 8cm);

 Tính toán, cấu tạo chi tiết cọc đảm bảo điều kiện an toàn vận chuyển và thi công;

 Tính toán và cấu tạo chi tiết đài móng;

Đồ án được trình bày gồm hai phần: Quyển thuyết minh tính toán (A4) và bản vẽ cấu tạo chi

tiết cọc và đài móng (A3)

2 Số liệu tải trọng

3 Số liệu địa chất

Layer Sức chịu tải quy ước qc (kG/cm2) Modul tổng biến dạng E (kG/cm2)

Bài làm

I Đề xuất phương án.

- Công trình có tải khá lớn

- Đất nền gồm 7 lớp:

 Lớp 1: cát bụi dày 4,7m yếu

 Lớp 2: đất sét có tính dẻo thấp khá yếu, chiều dày 1,8m

 Lớp 3: bụi, chiều dày 5,6m, yếu

 Lớp 4: cát sét, chiều dày 8,4m, khá yếu

 Lớp 5: đất sét có tính dẻo cao, chiều dày 7,9m, khá tốt

 Lớp 6: đất sét dẻo cứng, chiều dày 2,6m, tốt

 Lớp 7: đất sét cứng, chiều dày 6,3m, rất tốt

-Dùng phương pháp móng cọc đài thấp

- Dùng cọc Bê tông cốt thép (BTCT) đúc sẵn có khích thước 35 x 35 cm

Đáy đài được đặt vào lớp 1, mũi cọc hạ sâu xuống lớp 7 khoảng 1-2m Thi công bằng phương pháp ép cọc

II Phương pháp thi công và vật liệu móng cọc, chiều sâu đáy đài.

1 Đài cọc.

- Bê tông: B20 có Rb= 11,5 MPa, Rbt= 0,9 MPa

- Cốt thép: thép chịu lực trong đài là thép đài loại AII có Ra= 280 MPa

- Lớp lót đài bê tông nghèo dày 0,1m

- Đài liên kết ngàm với cột và cọc Thép của cọc neo trong đài và đầu cọc trong đài cao 50cm

2 Cọc đúc sẵn.

- Hạ cọc bằng phương pháp đóng cọc (ép cọc)

- Bê tông: B25; Rbt=1,05 MPa, Rb= 14,5 MPa

- Cốt thép: thép chịu lực AI, đai cọc AI

- Các chi tiết cấu tạo xem bản vẽ

3 Chiều sâu đáy đài: chọn chiều sâu chôn móng 1,5 m

III Chọn các đặc trưng của móng cọc

1 Cọc

Hình minh hoạ

- Chọn tiết diện cọc 30 x 30 (cm)

- Thép dọc chịu lực 4ϕ16AII ( lấy theo yêu cầu cấu tạo )

- Chiều dài cọc: chọn chiều sâu cọc hạ vào lớp 7 khoảng 2m

Vậy chiều dài cọc: lc= 32m

2 Sức chịu tải của cọc theo đất nền

Dự báo dựa vào kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT

Lớp đất Độ sâu Chiều

dày

N30 Góc ma

sát i

Lực

i

N

N kPa

  �

 �

- Sức chịu tải của cọc theo đất nền được xác định theo công thức:

Pgh=Qs+Qc

- Sức chịu tải tính toán:

gh d s

P P F



+ Qs ma sát giữa cọc và đất xung quanh thành cọc: 1 1

. n .

i



+ Qc lực kháng mũi cọc: Q c   2 R F n c

Trong đó:

   1 , 2 là hệ số điều kiện làm việc của đất với cọc vuông, hạ bằng phương pháp ép cọc :   1  2  1;

 Fc là diện tích thiết diện cọc: F c  0,35 0,35 0,1225(�  m2);

 uc là chu vi cọc: u c 0,35 4 1,4�  m;

 Rn là sức kháng giới hạn của đất tại mũi cọc;

7 n 400 27,5 11000

 i lực ma sát trung bình của lớp đất thứ i quanh mặt cọc.

1, 4 30,5 3, 2 12 1,8 22,92 5,6 17, 2 8, 4 10,6 7,9 33,8 2, 6 55 2

943,11( )

s

Q

KN



2 1 11000 0,1225 1347,5( )

Theo kết quả xuyên tiêu chuẩn SPT theo công thức Meyerhoff

- Sức kháng cho phép của đất lên cọc:

dn

s

Q Q

F



- Sức chịu tải cho phép cọc theo đất nền:

    1145 98 1036( )

0,9

c dn sc

KN

W

P P

F   

 Fs hệ số an toàn F s  �(2 3) Chọn F

s=2;

 W cF L c .ctt 0,35 0,35 32 25 98(� � �  KN) (trọng lượng toàn bộ cọc);

 Fsc hệ số an toàn theo trọng lượng Fsc=0,9

- Sức chịu tải của cọc theo vật liệu:

P � � �m R F R F� Trong đó:

 m: hệ số điều kiện làm việc phụ thuộc loại cọc và số lượng cọc trong móng0,85 1 � Chọn m=1;

  hệ số uốn dọc.Chọn =1;

 Fa diện tích cốt thép: Fa = 16,01 cm2 ;

 Fb là diện tích phần bê tông:

Fb=Fc – Fa = 0,35×0,35 – 16,01×10-4 = 0,121 m2

=> Pvl = 1×1× (1450×0,121 + 2,8×104×16,01×10-4) = 220,27 T

Vậy  P min  P dn;P vl= 1036 kN �103,6T

3 Chọn số lượng cọc và bố trí hình vẽ

- Độ lệch tâm:

250

30

250

x

x

M

N

M

N





=> Chọn β=1,4

- Sơ bộ lựa chọn số lượng cọc:

2500

1, 4 3,38 1036

N

n

=> Chọn 4 cọc và bố trí cọc như hình vẽ

4 Đài cọc hình vẽ

Từ việc bố trí cọc như trên ta có kích thước đài:

A =Bđ x Lđ = 1,8 x 1,8 m

Chọn hd = 1,5m => h0d= 1,5-0,5 = 1m

IV Tính toán và kiểm tra tải trọng phân phối lên cọc

1 Kiểm tra tải trọng lên cọc trong móng

c

N P

Tải trọng phân bố tiêu chuẩn tại đáy đài:

0 ( d) 2500 (1,8 1,8 1,5) 20 2597, 2( )

NN  l b h� � �    � � �  KN

Bảng số liệu tải trọng tác dụng tại đầu cọc:

max

min

922

376,5

w

w



�

� � 

�

Tất cả các cọc đều chịu nén

4

4

2 0,55 2 ( 0,55) 1, 21( )

2 0,55 2 ( 0,55) 1, 21( )

300 300

2597, 2

4 1, 21 1, 21

n

n

wi

P

  �  �  

  �  �  

�

� �

� �

Pw max= 922 kN < P = 1036(kN)

max

max

1036 922

1036

922 98 1020 1036

w

P P

P

KN

�

=>Thoả mãn

2 Tính toán kiểm tra SCT của nền đất dưới mũi cọc

A, Xác định kích thước của khối móng quy ước (móng tương đương)

- Góc ma sát trung bình của đất trên chiều dài làm việc của cọc:

7

7

n





0

16, 44 2 3, 2 28, 29 1,8 12, 22 5, 6 13, 2 8, 4 12, 22 7,9 10, 09 2, 6 14, 45

31,5 13.94





Trong đó:

 i là góc ma sát trong của lớp đất thứ i mà cọc đi qua

 hi là chiều dài đoạn cọc qua lớp i mà cọc đi qua

- Góc huy động(góc mở móng):

-0 13,94

3,5

tb



- Kích thước khối đáy móng cọc tương đương:

tan( ) tan( )

2

(1,1 0,35) 2 31,5 tan(3,5 ) 5,3

2

(1,1 0,35) 2 31,5 tan(3,5 ) 5,3

m

m





�

�

  �

  �

Trong đó:

 Lc Chiều dài làm việc của cọc (từ đáy đến mũi cọc) Lc=31,5m

 b,l là khích thước theo hai hướng của hình bao ngoài của các hàng cọc biên

Hình vẽ

B, Sức chịu tải của đất nền dưới mũi cọc

- Áp lực trung bình tại mức mũi cọc:

0 2500

20 33 749 5,3 5,3

N

L B 

- Sức chịu tải của nền dưới mũi cọc:

Với =16,40 Tra bảng ta có N=2,5; Nq=4,92; Nc=13,68

- Trọng lượng thể tích trung bình:

7

7

n



17 3, 2 18,9 1,8 18,1 5,6 18 8, 4 17,5 7,9 19,1 2,6 19,8 2

18 31,5

(KN/m2)

1

2,5 0,84 19,8 5,3 1 18 33 4,92 1,16 16 13,68 3287

2

u

( KN/m2)

3287

1315 2,5

u

a

s

p

p

F

�

( KN/m2) Vậy ta có ptb < pa, nền đất đủ sức chịu tải.(Thoả mãn)

C, Xác định độ lún của móng cọc

_

2

p p  p  �h   �  

Với móng hình chữ nhật:

5,18

1 5,18

qu

u

L

tra bảng 6.1 trang 132 ta được ω=0,88

1

2

p  � � � �N   b  � �q N   � �c N

1

2

3

5,18

1 0, 2 0,84;

6, 28

1;

5,18

1 0, 2 1,16.

6, 28







  � 



  � 

2 2 0

1 0,3 15000 0,043( ) 4, 4

1 155 5,3 0,88

8

gh

S p B w

E

S cm



 Thoả mãn

Vậy độ lún của móng cọc đáp ứng thoả mãn yêu cầu kĩ thuật

V Tính toán kiểm tra cọc đảm bảo điều kiện vận chuyển và cẩu lắp

Có 2 loại cọc: 1 loại cọc 7m và 1 loại cọc 6m

Tải trọng phân bố q=×Fc×n

n là hệ số động

 n=1.6 đối với vận chuyển cọc

q=×Fc×n=25×0,35×0,35×1,6=4,9(KN/m)

 n=1.4 đối với cẩu lắp

q=×Fc×n=25×0,35×0,35×1,4=4,29(KN/m)

1 Đối với loại cọc 7m

Đoạn cọc dài 7m bố trí 2 móc

Khi vận chuyển cọc

Chọn a sao cho M1 �M1=> a=0.207×lc=0.207×7 =1.5m

1

1

4,9 1,5

5,51( / )

4,9 7 4,9 1,5 7

4,28( / )

qa





�

Khi cẩu lắp

Chọn b sao cho M1  �M1 =>

b=0,294×lc=0,294×7=2m

2

2

4,29 2

9,8( / )

2 4,29 7 7 2 2

9,45( / )

d

qa





�

- Ta thấy M1<M2 => Trị số moomen dương lớn nhất M2 = 9,8 (KN/m)

Dùng M2 để tính toán

Lấy lớp bảo vệ của cọc là a’=3cm;

Chiều cao làm việc của cốt thép: h0= 35-3=32 cm

2 2

0

9,8

1,21( ) 0,9 0,9 0,32 280000

a

a

M

Cốt thép trọng khi vận chuyển dọc chịu momen uốn của cọc là 8ϕ16 (Fa=16,08 cm) Cọc đủ khả năng chịu tải và khi cẩu lắp

Được bố trí như hình vẽ

- Tính toán cốt thép làm móc cẩu

Lực kéo ở móc cẩu trong trường hợp cẩu lắp cọc

k

F  �q l

Lực kéo trong một nhánh gần đúng

8,575

k

k

Diện tích cốt thép của móc cẩu Thép (AI)

'

2 8,575

0,38 22500

k

a

a

F

R

.Chọn thép móc cẩu ϕ12 có Fa=1.13cm2