Tài liệu Giáo trình xây dựng nền móng pdf

fI: Sức chống tính toán của lớp đất thứ i của nền lên mặt hông của cọc.. li: Chiều dày lớp đất thứ i tiếp xúc với mặt hông của cọc... *Vậy sức chịu tải của cọc là: *Vậy sức chịu tải của

PHẦN 3 NỀN MÓNG

PHƯƠNG ÁN 1: MÓNG CỌC KHOAN NHỒI

PHƯƠNG ÁN 2: MÓNG BÈ TRÊN NỀN

THIÊN NHIÊN

I PHƯƠNG ÁN 1: MÓNG CỌC KHOAN NHỒI

I.1-CHỌN NỘI LỰC TÍNH TOÁN :

Căn cứ vào nội lực tìm được sau khi tổ hợp ta phân mặt bằng móng ra thành 2 loại móng đại diện với nội lực như sau:

Móng M1: Tại các cột biên A,D

Móng M2: Tại các chân cột giữa B,C

QTT (T)

NTC (T)

MTC(Tm)

QTC (T)

Q

*

*2

γ = 0.7*tg29o46 * 0.922=0.37m

- Vậy chọn chiều sâu chôn móng h = 2m thỏa điều kiện:hm = 2m > 0.37m

I.2 XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC :

- Chọn cọc có đường kính d = 800mm

- Bêtông mác 300: Rn = 130 Kg/cm2

-Thép chịu lực CIII: Ra = 3400 kg/cm2

-Chọn chiều sâu chôn móng Hm = 2 m

-Chiều dài cọc từ MĐTN đến mũi cọc 20(m);đọan cọc ngàm vào đài 0.2(m),đoạn thép đầu cọc 0.8(m)

- Chiều dài tính toán của cọc:Lc = 18 (m)

I.2.1 Theo điều kiện đất nền :

m = 1 : Hệ số điều kiện làm việc của cọc khoan nhồi

mR = 1 : hệ số điều kiện của đất , kể đến phương pháp thi công cọc

mf : hệ số điều kiện của đất, ở mặt hông của cọc nhồi (tra bảng 5 trang 38- 20 TCN 21- 86)

→ Lấy mf = 0,6

fI: Sức chống tính toán của lớp đất thứ i của nền lên mặt hông của cọc

li: Chiều dày lớp đất thứ i tiếp xúc với mặt hông của cọc

R: Sức chống tính toán của đất dưới mũi cọc (trường hợp thi công hạ ống có moi

đất bên trong ống ra) đực xác định theo công thức:

R = 0,75 β(γ I’D Aok + αγI h Bok) (2)

Trong đó:

+ D = 0.8m là đường kính cọc ta có :

+ h : Chiều sâu tính từ mũi cọc đến đáy đài :

Chọn mũi cọc đặt ở độ sâu 20m cách mặt đất tự nhiên :

; 48 , 0

25 23

;

83 11 0 0

=

=

= Β

= Α

βα

k R

+γI

’

: Trọng lượng thể tích đất trong nền cọc nhồi (T/m3)

+γI : Trọng lượng thể tích trung bình của các lớp đất nằm trên mũi cọc (T/m3)

8

* 044 2 8

* 06 2 2

* 02

F = πd2 /4= π 0,82 /4= 0.502 (m2) : Diện tích tiết diện ngang cọc

u : Chu vi tiết diện cọc u = π D = π 0.8 = 2.513m

* Tính li, fi

+ Lớp1: Sét pha cát, nâu đỏ nâu vàng xám trắng,có chỗ lẫn sạn Laterite

h6 = 2m; z1 = 13m ; Độ sệt B = 0,25

→ f1= 5.9T m/ 2+ Lớp 7: Cát pha sét xám vàng,vàng nâu

hi : độ sâu từ mặt đất tự nhiên đến trọng tâm lớp đất i

*Vậy sức chịu tải của cọc là:

*Vậy sức chịu tải của cọc theo điều kiện đất nền là:

s F

P F

P

+Trong đó:

Ps : Sức chịu tải của thành phần ma sát xung quanh cọc

Pp : Sức chịu tải của thành phần sức chống của mũi cọc

Fss : Hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên lấy 1.5÷2

Fsp : Hệ số an toàn cho thành phần sức chống mũi lấy 2÷3

+ Công thức để xác định Pp

Pp = Fp * qp

Fp : diện tích tiết diện ngang dưới mũi cọc

qp =pR2 (1.3 * C *Nc +γ*D * Nq + 0.6γ*Rp*Nγ) trong đó:

C = 0.564 lực dính của lớp đất dưới mũi cọc

γ = 0.926 T/m3 trọng lượng thể tích của lớp đất dưới mũi cọc

Công thức tính ma sát bên đơn vị tác dụng lên cọc được xác định

) 7

σ

) / ( 634 20 53 12 013 1 8

) 15

σ

) / ( 892 31 634 20 866 0

* 13

) 22

σ

) / ( 133 35 892 31 926 0

* 5 3

) 33

σ fsi = Ca +σ'vi* Ks*tgϕai

30 3.5 0.062 29024’ 0.51 35.133 9.917 87.19

Trong đó:

Qs = ΣQ si (T)=542.36 T

Sức chịu tải của cọc:

) ( 81 387 3

89 349 2

36 542

F

Q F

Q

Q

sp p ss

68 278 2 , 1 2

TT c

=> Chọn số lượng cọc là 2 cọc

- Chọn đài và bố trí cọc như hình vẽ trên

Fđ = 4.32 m2

- Chọn chiều sâu chôn đài là 2 m

- Nên trọng lượng đài cọc và đất phủ trên đài là:

Q=nF ñγtb h=1,1×4.32×2×2 = 19 (T)

I.3.2 Kiểm tra lực tác dụng lên đầu cọc:

2 max max

i

tt x

x M n

Q P P

Σ + +

x

x M n

Q N P

Σ +

+

=

= 150.1( ) 142.28( )

)2.12(

2.194.22

1968.278

×

×++

min

i

tt x

x M n

Q P P

2 1 94 2 2

19 68 278

×

×

− +

3.3 Kiểm tra khả năng chịu tải của nền đất dưới mũi cọc :

* Xác định kích thước khối móng qui ước :

15

5 50 23 8 24 19 2 14 15

50 23

; 24 19

; 14 15 1

0 3 0 2 0 1

o o

o o

b

x x

= +

ϕϕ

ϕ

→ Góc truyền lực: ∝

m x

Thể tích phần kết cấu và móng trên cọc là: 1.2 1 3.6 4.32( 3)

m x

046 2 6

8 4

044 2 6 06 2 8 02 2

3 2 1

3 3 2 2 1

l l l

l l

+ +

+ +

= +

+

+ +

V V

Q m =γb b +γtb = × + × =

)(33.24215

2.94 15

1.71 15 ,

m m tc

(min)

max

W

M F

Q N

649.113

.773.4

39.137933.242

R = 1 2 γ + γ, + + m1 = 1,2 : Hệ số điều kiện làm việc khi cát vừa bảo hòa nước

+ m2 = 1 : Hệ số điều kiện làm việc liên quan đến sự tác động qua lại giữa nền và công trình

+ K tc = 1 : Hệ số tin cậy của các đặc trưng tính toán của đất

+ ϕ3 = 23050 ' → tra bảng: A = 0.69 ; B = 3.76 ; D = 6.31

+ b = 4.73m : bề rộng khối móng qui ước

+ h = 20 m : Độ sâu tính đến mũi cọc

+ 3 2 044 3

m T

=

046 2

k

) ( 97 200 ) 1 1 31 6 046 2 20 76 3 044 2 73 4 69 0 (

x x x

( 93

σ

0853.74

σ

) ( 97 200 )

( 89

m T R

z

2

m

m B

(T/m2)

σz = kop (T/m2)

σzbt (T/m2)

Si(cm)

I.3.5 Tính toán đài cọc:

+ Chiều cao đài chọn h = 1m

• Kiểm tra điều kiện xuyên thủng của đài cọc:

- Cột có kích thước(0.3x0.7)m , ho= 0.86 m

=> uxt = (0.3+0.7)*2 + 0.86 * 8 = 8.88 m

- Lực xuyên thủng là tông các lực trung bình tác dụng lên đầu cọc ngoài phạm vi xuyên thủng

P xt = 2 Ptb = 2 * 74.89 = 149.78 (T)

- Điều kiện xuyên thủng:

P xt <= 0.75 * Rk * uxt * ho = 0.75*100*8.88*0.86=572.76

P xt = 149.78 (T) < 572.76 (T)

=>Vậy với chiều cao đài 1 m thỏa điều kiện chọc thủng của đài

+ Xem đài cọc làm việc như 1 consol ngàm tại mép cột, chịu tác động thẳng đứng

từ cọc

+ Moment tương ứng với mặt ngàm là: M = ΣxiPi (Tm)

+ Lớp bê tông bảo vệ dày: 7cm

xi: khoảng cách từ trục cọc thứ i ( có phản lực là Pi ) đến mép cột

Tính cốt thép:

o a a

h R

M F

×

×

=

9 ,

0 =89.92 / (0.9x2800x86) = 41.49 cm 2Thép AII, Ra=2800 (Kg/cm2)

a/ Thép theo phương dài:

- Ngoài các giá trị tải gồm:lực dọc,lực cắt, momen tính ở phần khung tại vị trí chân cột còn có lực do đà kiềng,tường của tầng trệt truyền xuống móng MB,MC :

+ P = 13.18(T) truyền vào hai móng MB,MC :

Chuyển tải trọng về tâm đài ta có:M

MÓNG NTT

(T)

MTT(Tm)

QTT (T)

NTC (T)

MTC(Tm)

QTC (T)

-Cọc có chiều dài từ MĐTN đến mũi cọc là 22(m);đọan cọc ngàm vào đài

0.2(m),đoạn đập đầu cọc 0.8(m)

- Chiều dài tính toán của cọc:Lc = 20 (m)

I.2.1 Theo điều kiện đất nền :

φ: Sức chịu tải của cọc nhồi theo đất nền

m = 1 : Hệ số điều kiện làm việc của cọc khoan nhồi

mR = 1 : hệ số điều kiện của đất , kể đến phương pháp thi công cọc

mf : hệ số điều kiện của đất, ở mặt hông của cọc nhồi (tra bảng 5 trang 38- 20 TCN 21-86)

→ Lấy mf = 0,6

fI: Sức chống tính toán của lớp đất thứ i của nền lên mặt hông của cọc

li: Chiều dày lớp đất thứ i tiếp xúc với mặt hông của cọc

R: Sức chống tính toán của đất dưới mũi cọc (trường hợp thi công hạ ống có moi đất bên trong ống ra) đực xác định theo công thức:

R = 0,75 β(γ I’D Aok + αγI h Bok) (2)

Trong đó:

+ D = 0.8m là đường kính cọc ta có :

+ h : Chiều sâu tính từ mũi cọc đến đáy đài :

Chọn mũi cọc đặt ở độ sâu 18m cách mặt đất tự nhiên :

; 48 , 0

25 23

;

83 11 0 0

=

=

= Β

= Α

βα

k R

+γI

’ : Trọng lượng thể tích đất trong nền cọc nhồi (T/m3) +γI : Trọng lượng thể tích trung bình của các lớp đất nằm trên mũi cọc (T/m3)

Thay vào (*) ta có:

) / ( 05 2 20

10

* 044 2 8

* 06 2 2

* 02

F = πd2 /4= π 0,82 /4= 0.502 (m2) : Diện tích tiết diện ngang cọc

u : Chu vi tiết diện cọc u = π D = π 0.8 = 2.513m

*Vậy sức chịu tải của cọc là:

56.7154,14

Chọn chiều sâu chôn đài là 2 m

Nên trọng lượng đài cọc và đất phủ trên đài là:

=

=nF h

Q ñ ñγtb 1,1×21.6×2×2 = 95.04 (T)

2900 2400

MẶT BẰNG BỐ TRÍ CỌC

5800 2900

2400 100

I.3.2 Kiểm tra lực tác dụng lên đầu cọc:

2 max max

i

tt đ tt

x

x M n

Q N

P

Σ +

x

x M n

Q N P

Σ +

3.3 Kiểm tra khả năng chịu tải của nền đất dưới mũi cọc :

* Xác định kích thước khối mĩng qui ước :

' 11 20 15

5 50 23 8 24 19 2 14 15

50 23

; 24 19

; 14 15

1

0 3 0 2 0

1

o o

o o

b

x x

= +

ϕ

→ Gĩc truyền lực: ∝

'0354

0

=

=ϕtb

+ Bề rộng móng khối qui ước là :

m tg

x x tg

L b

b m = + 2 × c× α = 3 6 + 2 20 5 0 03 ' = 7 13

+ Bề dài khối móng qui ước là:

m xtg

tg L a

O

Q tt

M tt

O O

2

m x

046 2 10

8 4

044 2 10 06 2 8 02 2

3 2 1

3 3 2 2 1

l l l

l l

+ +

+ +

= +

+

+ +

1406 046 , 2 39 88 02 , 2

V V

Q m =γb b +γtb = × + × =

)(23.62215

2.9415

1.71 15 ,

m m tc

(min)

max

W

6 M F

6 41 31 53

9 13 7

57 3056 23 622

=σ

54 , 14 ( 2).

m

T

tb =σ

* Cường độ chịu tải của đất nền dưới mũi cọc là :

R = 1 2 γ + γ, +

+ m1 = 1,2 : Hệ số điều kiện làm việc khi cát vừa bảo hòa nước

+ m2 = 1 : Hệ số điều kiện làm việc liên quan đến sự tác động qua lại giữa nền và công trình

+ K tc = 1 : Hệ số tin cậy của các đặc trưng tính toán của đất

=

046 2

k

) ( 49 223 ) 1 1 31 6 046 2 22 76 3 044 2 13 7 69 0 ( 1

1 2 ,

1

2

m T x

x x x

x x

Kiểm tra:

) ( 18 268 2 , 1 )

( 43

T x

R m

T

tc =

<

=σ

085.53

σ

) ( 49 223 )

( 14

m T R

2

m

m B

(T/m2)

σgl = kop (T/m2)

σzbt (T/m2)

Si(cm)

0.2*σzbt

20 0 1.34 1.000 718.9 9.14 45 0.51 9 20.5 0.14 1.34 0.99 718.9 9.05 46.022 0.5 9.2

21 0.28 1.34 0.98 718.9 8.96 47.044 0.49 9.41

ΣS i = 1.5 cm

Ta thấy độ lún tổng cộng ΣSi = 1.5cm < Sgh = 8 cm

I.3.5 Tính toán đài cọc:

+ Chiều cao đài chọn h = 1.2 m

• Kiểm tra điều kiện xuyên thủng của đài cọc:

+ Xem đài cọc làm việc như dầm liên tục có các lực tập trung truyền xuốg là lực do cọc truyền vào

+ Moment theo phương cạnh dài(giải như dầm liên tục): M = 289.9 (Tm)

+ Lớp bê tông bảo vệ dày: 7cm

Tính cốt thép:

o a a

h R

M F

×

×

=9,

0 =289.9 / (0.9x2800x106) = 108.53cm 2Thép AII, Ra=2800 (Kg/cm2)

a/ Thép theo phương dài:

I.3.6 Kiểm tra cọc chịu tải ngang

Tải trọng truyền xuống móng bao gồm:

Q ttk = 2.03( )

6

2.12

b k b

c Trong đó:

k : Hệ số tỷ lệ, có thứ nguyên (T/m4)

352 0 44 1

352 0

* 4 566 44 1 512

*

2 1

2 2 1

F F

F K F K

+

+

= +

) 44 0 1 (

bc:Bề rộng quy ước của cọc : bc = 0.8+1=1.8 m

Eb:Mođun đàn hồi của bê tông cọc khi nén và khi kéo:290X104 T/m2

J :Momen quán tính tiết diện ngang cọc(pr4/4)=0.02

- Biểu đồ hiển thị mức độ ảnh hưởng của các lớp đất trong phạm vi làm việc đến chiều dài của các lớp đất:

QO tt

SƠ ĐỒ THỂ HIỆN CHIỀU DÀI ĐƯỜNG ẢNH HƯỞNG

I: là mômen quán tính tiết diện cọc

)(02.04

4.0

*14.34

*14

* 10

* 290

8 1 69 522 5

L Q b

o

*

* 3

Lo = 0 , jo=0

uo: chuyển vị ngang của cọc ở cao trình đế đài

uo = Q ttk * δHH + M ttf * δHM

Trong đó:

Qttk: giá trị tính toán của lực cắt ở cọc thứ k

M ttf: giá trị tính toán momen ngàm ở đầu cọc

δHH, δHM: là các chuyển vị ngang ở cao trình đế đài, do các ứng lực đơn

vị MO, HO = 1 đặt tại cao trình này

δMH, δMM: là các chuyển vị xoay ở cao trình đế đài, do các ứng lực đơn vị

MO, HO =1 đặt tại cao trình này

b bd

I

E * *

*α

1

δ = 3

O b

1

δ = 2

O b

* 94 4 441 2

* 02 0

* 10

* 290

* 44 0

1

⇒

) / ( 10

* 44 1 621 1 02 0

* 10

* 290

* 44 0

1

⇒

) / ( 10

* 69 0 751 1 02 0

* 10

* 290

* 44 0

1

⇒

* 4 24 ( )

10

* 69 0

03 2

* 10

* 44 1

*

4

4

m T

Q M

MM

tt k MH tt

δδ

Vì đầu cọc bị ngàm cứng vào bệ dưới tác dụng của lực ngang, trên đầu cọc có momen là momen ngàm:

u tto = Qttk * δHH + M ttf * δMH

u tto = 2.03* 4.94*10-4 – 4.24 * 1.44*10-4 = 3.92*10 -4(m) =0.000392 m => 0 0392(cm) < 1 (cm)

- Chuyển vị của cọc ở đáy đài:

∆n = uo + jo* Lo +

I E

L H b

o

*

* 3

(L0 = 0; jo = 0) = 0.0392 (cm)

Ta có ∆n = 0.0392 (cm) < 1cm

Vậy cọc thỏa điều kiện chuyển vị ngang

- Mômen uốn Mz(T/m), áp lực ngang Uz (T) và lực cắt Qz (T)trong các tiết diện cọc được tính theo công thức sau:

α

ϕ

b 3 bd

tt k 1

b 2 bd

tt k 1

bd

O 1 o e bd

D I

* E

*

Q C

I

* E

*

M B

* A

* u z K

α α

α

Mz = α2

bd* Eb * I * u0* A3 - αbd* Eb* I * ϕ0 * B3 +

3 bd

tt k tt

M

α

+

* Các giá trị A1, A3, A4, B1, B3, B4, D1, D3, D4 được tra trong bảng G3 của TCXD 205 – 1998

0 0 0 1 0 -4.24 0 0 0 1 2.03 0.23 0.1 0 0 1 0.1 -3.78 -0.005 0 0 1 2.02 0.45 0.2

0.001 0

-1 0.2 -3.32

0.68 0.3

0.005

0.001 1 0.3 -2.88

-0.045 -0.01 -0 1 1.94 0.91 0.4

0.011

0.002 1 0.4 -2.44

-0.08 -0.02 -0 1 1.88 1.14 0.5

0.021

0.055 0.999 0.5 -2.02

-0.125 -0.04 -0.01 0.999 1.8 1.36 0.6

0.036

0.011 0.998 0.6 -1.62

-0.18 -0.07 -0.02 0.997 1.7 1.59 0.7

0.057

0.02 0.996 0.699 -1.25

-0.245 -0.11 -0.03 0.994 1.6 1.82 0.8

0.085

0.034 0.992 0.799 -0.9

-0.32 -0.17 -0.05 0.989 1.48 2.05 0.9

0.121

0.055 0.985 0.897 -0.57

-0.404 -0.24 -0.08 0.98 1.36 2.27 1

0.167

0.083 0.975 0.994 -0.29

-0.499 -0.33 -0.13 0.967 1.23 2.5 1.1

0.222

0.122 0.96 1.09 -0.02

-0.603 -0.44 -0.08 0.946 0.91 2.73 1.2

0.287

0.173 0.938 1.183 0.21

-0.716 -0.58 -0.26 0.917 0.96 2.95 1.3

0.365

0.238 0.907 1.273 0.42

-0.838 -0.73 -0.36 0.876 0.82 3.18 1.4

0.455

0.319 0.866 1.358 0.59

-0.967 -0.91 -0.48 0.821 0.69 3.41 1.5

0.559

0.42 0.881 1.437 0.43

-1.105 -1.12 -0.63 0.747 0.55 3.64 1.6

0.676

0.543 0.739 1.507 0.84

-1.248 -1.35 -0.82 0.652 0.43 3.86 1.7

0.808

0.691 0.646 1.566 0.93

-1.396 -1.64 -1.04 0.529 0.3 4.09 1.8 -0.96 -0.867 0.53 1.612 0.98 -1.547 -1.91 -1.3 0.374 0.19 4.32 1.9 -1.12 -1.074 0.385 1.64 1.01 -1.699 -2.23 -1.61 0.181 0.08 4.55 2 -1.3 -1.314 0.207 1.646 1.01 -1.848 -2.58 -1.97 -0.06 -0.02

5 2.2 -1.69 -1.906 -0.27 1.575 0.96 -2.125 -3.36 -2.85 -0.69 -0.2 5.45 2.4 -2.14 -2.663 -0.94 1.352 0.8 -2.339 -4.23 -3.97 -1.59 -0.34 5.91 2.6 -2.62 -3.6 -1.88 0.917 0.67 -2.437 -5.14 -5.36 -2.82 -0.44 6.36 2.8 -3.1 -4.718 -3.41 0.197 1.71 -2.346 -6.02 -6.99 -4.45 -0.5 6.82 3 -3.54 -6 -4.69 -0.891 0.2 -1.969 -6.77 -8.84 -6.52 -0.52 7.95 3.5 -3.92 -9.544 -10.3 -5.854 -0.56 1.074 -6.79 -13.7 -13.8 -0.39 9.09 4 -1.64 -11.73 -17.9 -15.08 -0.84 9.244 -0.36 -15.6 -23.1 0.15

II PHƯƠNG ÁN 2: MÓNG BÈ TRÊN NỀN THIÊN NHIÊN

II.1 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG KHUNG TRUYỀN XUỐNG MÓNG:

-Tải trọng công trình bên trên truyền xuống móng có được tính dựa vào số liệu kích thước dầm,sàn,coat,tường,cầu thang tính ở phần trước

-Tổng lực dọc truyền xuống móng từ kết quả tính tổng tĩnh tải và hoạt tải của công trình truyền xuống :

CẦU THANG( T ) TƯỜNG( T ) TỔNG( T ) TRỆT

44.1 76.05 198.74 13.5 209.67 542.06 LỬNG

44.1 76.05 198.74 13.5 209.67 542.06 LẦU1

31.5 76.05 198.74 13.5 209.67 529.46 LẦU2

27 76.05 198.74 13.5 209.67 524.96 LẦU3

24.75 76.05 198.74 13.5 209.67 522.71 LẦU4

24.75 65.33 198.74 13.5 209.67 511.99 LẦU5

18 65.33 198.74 13.5 209.67 505.24

LẦU6

18 65.33 198.74 13.5 209.67 505.24 LẦU7

14.4 56.55 157.17 13.5 209.67 451.29

• Xác định momen và lực cắt truyền xuống móng :

Từ tải trọng gió tác dụng vào khối nhà theo hai phương x,y ta tìm được momen M

và lực cắt Q:

- Mx = 2653.6 ( Tm ) , My = 1592.14 ( Tm )

- Qx = 66.35 ( T ) , Qy = 39.81 ( T )

II.2 CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN MÓNG :

- Chọn sơ bộ chiều dày bản đáy :

12

S2 S1

S3 S4

S4 S3

Y

X

IV Xác định áp lực đất nền dưới đáy móng

Gọi N, MX, QX, MY, QY là lực dọc, mômen, lực cắttheo phương x, mômen,lực cắt theo phương y, đặt tại tâm mặt bằng khối nhà.(Vì khi tính khung ta tính khung phẳng nên khi tính tổng các giá trị M,N,Q đặt tại tâm mặt bằng công trình ta lấy tổng tĩnh tải,hoạt tải của công trình truyền xuống )

Gọi 0 (X, Y) là toạ độ trọng tâm đáy móng công trình

Ntc = 4635.01 (T)

Trọng lượng bản móng :

Nb = Fm x hb x γ = 509.6 x 0.6 x 2 5 = 764.4 (T) Trọng lượng dầm và đất phủ được lấy trung bình với γtb = 2T/m3