THUYẾT MINH ĐỒ ÁN NỀN MÓNG

ĐỒ ÁN NỀN MÓNG THIẾT KẾ MÓNG NÔNG VÀ MÓNG CỌC ĐÀI THẤP MÓNG NÔNG TRÊN NỀN ĐẤT THIÊN NHIÊN, MÓNG CỌC BTCT 25X25 L=12M CỌC XUYÊN QUA 4 LỚP ĐẤT MÓNG CỌC BỐ TRÍ 5 CỌC TĐỒ ÁN RẤT CHI TIẾT VÀ ĐẦY ĐỦ CÓ CẢ BẢN VẼ CAD VÀ FILE EXCELL

PHẦN 1: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÓNG NÔNG

1 Tài liệu thiết kế:

1.1 Tài liệu về công trình

Hình 1.1 Sơ đồ mặt bằng móng 1.1.2 Số liệu về tải trọng và kích thước các cột

- Tiết diện cột : chiều dài cột ac=55cm Bề rộng cột bc=30cm

- Tải trọng tính toán tác dung dưới chân côt trình tại cote mặt móng cho ở bảng sau:

 Với n=1,15 (hệ số vượt tải)Kết quả tính toán tải trọng tiêu chuẩn dưới chân các cột ở trong bảng sau

1.2 Tài liệu về địa chất công trình

- Phương pháp khảo sát lấy mẩu theo thí nghiêm trong phòng, kết hợp xuyên tĩnh (CPT)

và xuyên tiêu chuẩn (SPT)

- Khu vực xây dung gồm 4 lớp đất (kể cả lớp đất tôn nền) có chiều dày và các chỉ tiêu cơ

lý ghi trong các bảng:

Thứ tự lớp đất Số hiệu Chiều dày (m)

- Tiêu chuẩn TCVN 9362 - 2012: Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình

- Tiêu chuẩn: TCVN 5574-2012: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép

- Tiêu chuẩn TCVN 10304 - 2014: Tiêu chuẩn thiết kế móng cọc

+ Độ lún tuyệt đối cho phép : S gh =8cm

+ Chênh lệch độ lún tương đối cho phép s gh 0, 2%

l

2 Xử lý và đánh giá số liệu địa chất công trình.

2.1 Xử lý và đánh giá chỉ tiêu cơ lý của nền đất

+ Lớp đất tôn nền dày 0,25m, dung trọng lớp đất tôn nền tn  18,5(kN m/ 3 )

2.1.1 Lớp thứ 1: Số hiệu 33 chiều dày h 1 =2,8m

Các chỉ tiêu cơ lý của đất

+ Mô đun nén ép (mô đun biến dạng trong thí nghiêm không nỡ hông)

W G

e



G= 0,91 > 0,8→ đất trạng thái bảo hòa nước

Kết luận : Lớp đất thứ 1 là lớp đất á sét trạng thái dẽo cứng và bảo hòa nước

Hình 1.2 Đường cong nén lún của đất thứ 1 (á sét)

2.1.2 Lớp đất thứ 2: Số hiệu 4 chiều dày 3,5m

Các chỉ tiêu cơ lý của đất

+ Mô đun nén ép (mô đun biến dạng trong thí nghiêm không nỡ hông)

02 c 5.1140 5700( / )

+ Độ no nước: Do lớp đất nằm dưới mực nước ngầm nên bảo hòa nước

Kết luận : Lớp đất thứ 2 là lớp đất á cát trạng thái dẽo và bảo hòa nước

Hình 1.3 Đường cong nén lún của đất thứ 2 (á cát)

2.1.3 Lớp đất thứ 3: Số hiệu 68 chiều dày vô cùng

Bảng các chỉ tiêu cơ lý của đất

Thành phần hạt ( %) tương ứng với đường

Ta có qc=6600 (kN/m2) =6,6(Mpa) ή5;15 đất ở trạng thái chặt vừa

+ Độ no nước : Do lớp đất nằm dưới mực nước ngầm nên bảo hòa nước

Kết luận : Lớp đất thứ 3 là lớp đất cát thô trạng thái chặt vừa và bảo hòa nước

+ Mô đun nén ép (mô đun biến dạng trong thí nghiêm không nở hông) Với đất cát thô

2.3 Nhận xét và đánh giá tính năng xây dựng của nền đất.

Nhận thấy lớp đất tứ nhất là lớp đất á sét chiều dày 2,8m có các chỉ tiêu cơ lý sau:+ hệ số nén lún trong khoảng áp lực 100-200 kN/m2

bê tông cốt thép dưới cột trên nền thiên nhiên

Các tường chen, bao che có thể dùng móng gạch hay dầm giằng để đỡ

Các khối nhà có tải chênh lệch được tách rời ra bởi các khe lún

3.1 THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN MÓNG NÔNG CỘT GIỮA

3.1.2 Chọn chiều sâu chôn móng:

Theo điều kiện địa chất thủy văn mực nước ngầm cách mặt đất tự nhiên 2,6m.Chọn chiều sâu chôn móng cách mặt đất tự nhiên 1,8m Đảm bảo đáy móng cách mựcnước ngầm 0,8m không nhỏ hơn 0,5m Tôn nền nhà lên 0,25m

Đáy hố móng được đổ một lớp bê tông lót bê tông đá 4x6B10

R R

- giả thiết bề rộng đáy móng b = 1,6m

Áp lực tiêu chuẩn dưới đáy móng: theo TCXD 9362-2012 ta có:

Rtc = 1 2

tc

m m

K (A.b. + B.h.’ + D.ctc- h0.’ )+ Đáy móng đặt lớp đất á sét có B=0,35: tra bảng ta có m1=1,2

+ Kết cấu khung bê tông cốt thép là kết cấu mềm nên : m2=1

Vì tôn nền hai bên móng giữa nên trong công thức tính Rtc thay h=h’ để tính toán, với h’ là chiều sâu chôn móng tính từ đáy móng đến mặt đất tôn nền

do đó h’=h+htn=1,8+0,25=2,05m

+  là dung trọng của lớp đất dưới đáy móng: = 18,6 KN/m3

+ ’dung trọng trung bình của lớp đất từ đáy móng trở lên

tc tc tb

3.1.4 Kiểm tra kích thước móng đã chọn theo điều kiện áp lực tiêu chuẩn:

Điều kiện Kiểm tra

R R

2 max min 373,11 248,74

310,93 /

tc tc tc

373,11( / m ) 1, 2.R 1, 2.337,11 404,53( / )310,93( / m ) R 337,11( / )

248,74( / m ) 0

tb tc

max 1

tc tc tb tc

R R R R

Hình 1.5 Kích thước đáy móng và sự phân bố ứng suất dưới đáy móng nông cột giữa

3.1.5 Kiểm tra kích thước của móng theo điều kiện biến dạng

Nhằm hạn chế độ lún làm nứt nẻ, hư hỏng công trình, nên kiểm tra độ lún của móng theo TTGH2 để đảm bảo công trình được sử dụng bình thường

Để xác định độ lún của móng ta sử dụng phương pháp cộng lún từng lớp

+ Chia nền đất dưới đáy móng thành các lớp đất phân tố có chiều dày hi với

( 1) (1 )

N

h

F    = tc

tb - 1.h = 310,93 -18,6.1,8= 277,45 (kN/m2)+ Tính và vẽ biểu đồ ứng suất nén phụ thêm zi tại cá vị trí lớp đất được chia

zi = K0i.gl

Hệ số k01 phụ thuộc tỷ số a/b và zi/b tra bảng ghi vào cột (6)

Giá trị zi ghi vào cột (8)

+ Xác định chiều vùng chịu nén Ha dựa vào điều kiện zi< 0,2bt

zi+ Tính toán độ lún của lớp đất phân tố thứ i trong phạm vi từng lớp theo công thức:

- Với những lớp đất có kết quả thí nghiệm nén lún

1 2 1

2

bt bt

Zi zi i

P    (kN/m2)

 

zi zi i

P   

(kN/m2)

Hình 1.6 Biểu đồ phân bố ứng suất gây lún dưới đáy móng

- Xác định chiều sâu vùng chịu nén Ha dựa vào điều kiện;

10 0, 2 bt 15,54( / ) 0, 2.84,67 16,93( / )

Bảng 1: Bảng tính độ lún của móng nông cột giữa

3.1.6 Kiểm tra nền theo điều kiện cường độ và ổn định

Nền đất không thuộc nền đá, nền cát rất chặt, sét rất cứng nên không cần kiểm tra nền theo kiện cường độ và ổn định

3.1.7.Tính chiều cao móng theo điều kiện chọc thủng :

310, 42 /

tt tt tt

N 0 tt

a=2.1m b=1.6m

h0=0.45m

c=0,05m

h0 h0

h0 h0

act ad act

bct bd bct

=310.42(kN/m2)

1 2

Với 2 0 2,1 0,55 2.0, 45

0,325

c ct

2 max min

N 0 tt

M 0 tt

Q 0x tt

a=2.1m b=1.6m

h0=0.45m c=0,05m

I

II II

Hình 1.8 Sơ đồ tính toán cốt thép cho móng

a Tính cốt thép cho móng theo phương cạnh dài: (tiết diện tính toán I-I)

- Mô men uốn do phản lực đất nền gây ra tại tiết diện I-I

2 max 1

b Tính cốt thép cho )móng theo phương cạnh ngắn : (tiết diện tính toán II-II)

- Mô men uốn do phản lực đất nền gây ra tại tiết diện II-II

- Vậy bố trí cốt thép theo phương cạnh ngắn của móng là 1112s200

chiều dài mỗi thanh L=1600-2.35=1530mm

+0.250 +0.000-

100 2100

4

4Ø18 L=2800

§ ÊT T¤ N NÒN

5

2Ø18 L=2800

5

2Ø12 L=2800

BỐ TRÍ CỐT THÉP CHO MÓNG NÔNG CỘT GIỮA

PHẦN 2: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÓNG CỌC

1 Tài liệu thiết kế:

1.1 Tài liệu về công trình

C1

Hình 2.1 Sơ đồ mặt bằng móng 1.1.2 Số liệu về tải trọng và kích thước các cột

- Tiết diện cột : chiều dài cột ac=55cm Bề rộng cột bc=30cm

- Tải trọng tính toán tác dung dưới chân côt trình tại cote mặt móng cho ở bảng sau:

 Với n=1,15 (hệ số vượt tải)Kết quả tính toán tải trọng tiêu chuẩn dưới chân các cột ở trong bảng sau

1.2 Tài liệu về địa chất công trình

- Phương pháp khảo sát lấy mẩu theo thí nghiêm trong phòng, kết hợp xuyên tĩnh (CPT) và xuyên tiêu chuẩn (SPT)

- Khu vực xây dung gồm 5 lớp đất (kể cả lớp đất tôn nền) có chiều dày và các chỉ tiêu cơ lý ghi trong các bảng:

Thứ tự lớp đất Số hiệu Chiều dày (m)

- Tiêu chuẩn TCVN 9362 - 2012: Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình

- Tiêu chuẩn: TCVN 5574-2012: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép

- Tiêu chuẩn TCVN 10304 - 2014: Tiêu chuẩn thiết kế móng cọc

+ Độ lún tuyệt đối cho phép : S gh =8cm

+ Chênh lệch độ lún tương đối cho phép s gh 0, 2%

l

2 Xử lý và đánh giá số liệu địa chất công trình.

2.1 Xử lý và đánh giá chỉ tiêu cơ lý của nền đất

+ Lớp đất tôn nền dày 0,25m, dung trọng lớp đất tôn nền tn  18,5(kN m/ 3 )

2.1.1 Lớp thứ 1: Số hiệu 16 chiều dày h 1 =4,3m

Các chỉ tiêu cơ lý của đất

+ Mô đun nén ép (mô đun biến dạng trong thí nghiêm không nỡ hông)

W G

e



G= 0,99 > 0,8→ đất trạng thái bảo hòa nước

Kết luận : Lớp đất thứ 1 là lớp đất á cát trạng thái dẽo mềm và bảo hòa nước

Đường công nén lún của lớp thứ nhất (á cát)

Các chỉ tiêu cơ lý của đất

+ Mô đun nén ép (mô đun biến dạng trong thí nghiêm không nỡ hông)

01 c 5.1395 6975( / )

+ Độ no nước: do lớp đất nằm dưới mực nước ngầm nên bảo hòa nước

Kết luận : Lớp đất thứ 2 là lớp đất sét trạng thái dẽo cứng và bảo hòa nước

Đường công nén lún của lớp thứ 2 (SÉT) 2.1.3 Lớp thứ 3: Số hiệu 32 chiều dày h 2 =3,0m

Các chỉ tiêu cơ lý của đất

Ta có A 10,5  �7 17→ đất thuộc loại đất á sét

+ Chỉ số độ sệt B

29,6 25,8

0,36 36,3 25,8

+ Mô đun nén ép (mô đun biến dạng trong thí nghiêm không nỡ hông)

01 c 5.1395 6975( / )

+ Độ no nước: do lớp đất nằm dưới mực nước ngầm nên bảo hòa nước

Kết luận : Lớp đất thứ 3 là lớp đất á sét trạng thái dẽo cứng và bảo hòa nước

Đường công nén lún của lớp thứ 3 (Á SÉT)

2.1.4 Lớp đất thứ 4: Số hiệu 82 chiều dày vô cùng

Bảng các chỉ tiêu cơ lý của đất

Thành phần hạt ( %) tương ứng với đường

Ta có qc=16500 (kN/m2) =16,5(Mpa)  �15 đất ở trạng thái chặt

+ Xuyên tiêu chuẩn N =33

N=33 θ�30 50 đất ở trạng thái chặt

+ Độ no nước : do lớp đất nằm dưới mực nước ngầm nên luôn bảo hòa nước

Kết luận : Lớp đất thứ 4 là lớp đất cát thô trạng thái chặt, bảo hòa nước

+ Mô đun nén ép (mô đun biến dạng trong thí nghiêm không nở hông)

Với đất cát thô vừa trạng thái chặt có: 2

02 c 2.16500 33000( / )

Lớp 2: Sét, dẽo cứng, bảo hòa nước

γ=18,8(kN/m3), ∆=2,7a100-200=3,2.10-4 (m2/kN); φ=230; Ctc=23(kN/m2)B=0,35; qc=1395(kN/m2); N=12;

Lớp 4: Cát thô , chặt, bảo hòa nước

γ=19,6(kN/m3), ∆=2,64eo=0,541; φ=360; Ctc=5(kN/m2)qc=16500(kN/m2); N=33 ; E03=33000(kN/m2)

Lớp 3: Á sét, dẽo cứng, bảo hòa nước

γ=18,5(kN/m3), ∆=2,68a100-200=2,9.10-4 (m2/kN); φ=200; Ctc=25(kN/m2)B=0,36; qc=1395(kN/m2); N=12

Nhận thấy lớp đất thứ 4 là lớp đất cát thô, có chiều dày vô cùng có các chỉ tiêu cơ lýsau:

Các tường chen, bao che có thể dùng móng gạch hay dầm giằng để đỡ Các khối nhà

có tải chênh lệch được tách ra bởi các khe lún

3 THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN MÓNG CỌC ĐÀI THẤP CHO CỘT GIỮA

3.1 Chọn vật liệu làm cọc và đài cọc:

+ Chọn Bê tông cọc và đài cọc với cấp độ bền B20 có:

-Cường độ chịu nén của bê tông: Rb = 11500 (kN/m2)

-Cường độ chịu kéo của bê tông: Rbt = 900 (kN/m2)

Chiều dài làm việc của cọc: L0 = L – angăm = 12– (0,40+ 0,10) =11,5 (m)

Đáy đài được đổ một lớp lót Bê tông đá 4x6 B10

Mũi cọc nằm trong lớp đất thứ 4 cát thô, trạng thái chặt có φtc = 360; ctc = 5

D

c

3.3 Chọn chiều sâu chôn đài cọc và chiều cao đài cọc

0.7m 0.8m

0.25m

1.3m

0.1m

3.3.1 Chọn chiều sâu chôn đài cọc

Chiều sâu đài tính toán dựa theo điều kiện sau: h≥ 0,7.hmin

hmin = tg(45o- φ/2) 2.

d

Q B

� (m)

+ ΣQ: Tải trọng ngang tác dụng lên đài: ΣQ=Q0x=48 (kN)

+ Đáy đài nằm trong lớp đất á cát có : =120; γ=18,9(kN/m3)

Ta chọn độ sâu chôn đài h =1,3 m

3.3.2 Chọn chiều cao đài cọc

Chọn chiều cao làm việc của đài h0 = 0,7 (m)

Vậy chiều cao đài hđ = h0 + h1 = 0,7 + 0,1 = 0,8 (m); Với: h1 = 10cm

3.4 Xác định sức chịu tải của cọc đơn bê tông cốt thép

3.4.1 Sức chịu tải của cọc theo cường độ vật liệu làm cọc:

Sức chịu tải của cọc theo cường độ vật liệu làm cọc xác định theo công thức sau:

3.4.2 Xác định Sức chịu tải của cọc theo đất nền:

a Xác định sức chịu tải của cọc theo phương pháp thống kê

Sức chịu tải cực hạn của cọc chịu nén

Rc,u=  c( cq .q A p PU.�cfi )f l i i

Trong đĩ :

U : chu vi tiết diện ngang qua cọc; U = 4.0,25=1,0 m

c

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

Hạ cọc đặc cĩ bịt mũi cọc, bàng búa Diezel nên lấy cq= cf =1

b

q : cường độ giới hạn trung bình của lớp đất ở mũi cọc, mũi cọc đặt ở độ sâu 12,8m trên nền đất cát thơ trạng thái chặt, tra bảng cĩ qp=1,6 7980=12768(kN/m2) Với 1,6 là hệ số lấytăng lên 60% đối với đất cát thơ trạng thái chặt

Ap : diện tch tiết diện ngang của cọc Ap = 0,25.0,25=0,0625m2

fi : lực ma sát giới hạn trung bình của mỗi lớp đất mà cọc đi qua

li : chiều dày của lớp phân tố thứ i, li≤ 2m

htn=0.25m

h1=4.3m

35 16

h2=4.9m

h=1.3m

á cá t B=0,67

-2.60m MNN

±0.00m +0.25m

cá t thô chặ t

z1=2.3m z2=3.8m z3=5.3m

Z=12.8m z4=7.3m

32

82

h3=3.0m

sé t B=0.35

2.0m

1.0m

2m

1m 0.6m

h4=8

z5=8.75m z6=10.2m z7=11.7m z8=12.5m 2.0m

0.9m 2.0m

Á sé t B=0.36

Hình B.7 Xác định sức chịu tải của cọc theo phương pháp thống kê

b Xác định sức chịu tải cực hạn của cọc theo kết quả thí nghiệm xuyên động SPT

Sức chịu tải cực hạn của cọc

3 0

1

0

( 1) 10.(2, 67 1)

8,93( / )(1 ) (1 0,870)

2

0

( 1) 10.(2,70 1)

9, 20( / )(1 ) (1 0,848)

3

0

( 1) 10.(2,68 1)

8,95( / )(1 ) (1 0,877)

3

0

( 1) 10.(2,64 1)

10,64( / )(1 ) (1 0,541)

h=1.3m

á cát

-2.60m MNN

±0.00m +0.25m

cát thô N=33

Hình B.8 Xác định sức chịu tải của cọc theo kết quả thí nghiệm xuyên động SPT

Kết quả tính tốn cho trong bảng sau:

STT Loại đất li (m) Ns,i Cu,i

(kN/m2)

δ’v(kN/m2)

αp fL Ns,i.Ls,i

(kN/m)

αp.fl.Cuj.Lcj(kN/m)

SPT

c Xác định sức chịu tải cực hạn của cọc theo kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh CPT

Sức chịu tải cực hạn của cọc

q f

h2=4.9m

h=1.3m

á cá t

-2.60m MNN

±0.00m +0.25m

Bảng tính sức chị tải của cọc thep kết quả xuyên tĩnh CPT:

d Xác định sức chịu tải cực hạn của cọc theo chỉ tiêu cường độ của đất nền

Sức chịu tải cực hạn của cọc

+ Li: chiều dầy lớp đất mà mũi cọc đi qua

* Sức kháng đơn vị của mủi cọc q p c N. cq,p.N q

Mũi cọc nằm trong lớp cát thô vừa c tc =36o; ctc = 5 (kN/m2)

- Đối với lớp đất thứ 4 cát thơ vừa trạng thái chặt  360tra bảng cĩ k=1,5

4 ,z(3) 1 1.( 1 ) 2 2 4

2

0,618,9.2, 6 8,93.(4,3 2,6) 9, 2.4,9 8,95.3,0 10,64 138,67 / 2

h2=4.9m

h=1.3m

á cá t

-2.60m MNN

±0.00m +0.25m

Hình B.10 Xác định sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền

Kết quả tnh tôn cho trong bảng sau:

3.4.3 Xác định sức chịu tải cho phép của cọc

Sức chịu tải của cọc theo thiết kế là :

 �

 = (1  1,5) : hệ số kinh nghiệm kể đến ảnh hưởng của tải trọng ngang và mômen

Do mô men khá lớn nên chọn = 1,3

Bố trí cọc trong móng phải đảm bảo hai yêu cầu chính là thi công dễ dàng và chịulực tốt.

Về mặt thi công đối với cọc đóng BTCT khi chỉ có cọc thẳng đứng thì đảm bảokhoảng cách giữa các cọc (3d÷6d)

Về phương diện chịu lực, tùy tình hình cụ thể của địa chất, tải trọng công trình tảitrọng công trình tác dụng lên cọc mà bố trí cọc cho thch hợp

Do đó ta có thể chọn sơ đồ bố trí cọc như hình dưới

Vậy ta chọn số lượng cọc là n = 5; Ađ = 1,3 (m); Bđ = 1,9 (m)

Cọc được bố trí như hình vẽ:

0.25mAñ=1.9m

0.4m0.25m

3.6 Tính toán và kiểm tra móng cọc :

3.6.1 Kiểm tra cọc trong quá trình sữ dung

a) Kiểm tra tải trọng thẳng đứng tác dung lên cọc

tải trọng tính toán tại đáy đài:

Kết quả tính toán tải trọng tác dung lên các cọc được thể hiện trong bảng:

Pmin >0 cọc không chịu kéo nên không kiểm tra theo điều kiện chống nhổ

b) Kiễm tra tải trọng ngang tác dụng lên cọc

Móng cọc đài thấp chịu tải trọng ngang phải thỏa mản

H �H ng tb

+ H: lực ngang tác dung lên mỗi cọc

489,65

±0.00m +0.25m

H  kN H  KN vậy cọc đủ khả năng chịu tải trọng ngang

3.6.2 Kiểm tra cọc trong quá trình thi công

Tải trọng phân bố đều do trọng lượng bản thân cọc gây ra:

q = n.Ac.γbt = 1,5.0,0625.25 = 2,188 (kN/m)Lấy hệ số tải trọng động n = 1,5; Ac = 0,0625 (m2); êbt = 25 (kN/m3)

a) Kiểm tra cọc khi vận chuyển và cẩu lắp

Cọc dài 12m được chia làm 2 đoạn mỗi đoạn dài 6,0m

Để đảm bảo bảo điều kiện chịu lực tốt nhất khi vận chuyển thì vị trí móc cẩu cần

bố trí sao cho mômen dương lớn nhất bằng trị số mômen âm lớn nhất

Từ điều kiện này ta xác định được đoạn a:

a = 0,207.L = 0,207.6,0= 1,24 (m)

Trị số mômen lớn nhất trong cọc ở vị trí móc cẩu xác định như

M1= M2=0,5.q.a2=0,5.2,188.1,242=1,68KN.m