ĐỒ án mẫu cô HƯƠNG

Thí nghiệm cho thấy tính chất nước ngầm trung tính nên ít có khả năng ăn mòn đối với kết cấu móng.. III, Các phương án thiết kế và tính toán cột trục B: * Tải trọng tác dụng xuống móng:

3 4

1 1  

5

ĐỒ ÁN NỀN MÓNG GVHD: NGUYỄN THỊ THANH HƯƠNG

THUYẾT MINH TÍNH TOÁN

I Điều kiện địa chất công trình:

- Theo báo cáo khảo sát địa chất công trình, giai đoạn phục vụ thiết kế kỹ thuật thi công, khu đất xây dựng tương đối bằng phẳng , từ trên xuống dưới gồm các lớp đất có chiều dày ít thay đổi trong mặt bằng

+ Lớp 5: Lớp cát hạt vừa chiều sâu chưa kết thúc trong phạm vi hố khoan sâu 30m

Mực nước ngầm ở sâu 1,6m so với lớp đất lấp

Sơ đồ địa chất công trình: D1-XVI-S5

Cột trục

(kN)

(kN.m)

(kN.m)

(kN)

(kN)

B 1312 171 286 47 28

E 878 271 30

CHỈ TIÊU CƠ LÝ VÀ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG CÁC LỚP ĐẤT

Lớp đất Tên lớp đất

γ (kN/m 3 )

-2 Sét phaXám xanh 18,5 26,3 32,5 39,4 23,7 13,5 7,0 24,2 6120

3 Cát pha 18,4 26,6 28,4 31,3 25,9 14,4 6,0 15,4 5910

5 Cát hạt vừa 19,4 27,0 16,5 - - 30,5 22,4 - 30140

TRỤ ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

II Đánh giá điều kiện địa chất công trình, địa chất thủy văn:

1 Đánh giá địa chất công trình:

- Lớp 1: Lớp đất lấp có chiều dày 0,8 m

Lớp đất này không đủ chịu lực để làm móng công trình, không có khả năng xây dựng, phải bóc bỏ lớp này

và đặt móng xuống lớp đất dưới đủ khả năng chịu lực

- Lớp 2: Lớp sét pha xám xanh dày 4,7 m

Phân loại đất:

P L

L P L

W-W 32,5-23,7

I = = = 0,56

W -W 39,4-23,70,5< I <0,75

Đây là lớp sét pha có trạng thái dẻo mềm

Đây là lớp cát bụi có trạng thái chặt vừa.

Trọng lượng riêng đẩy nổi:

s n dn

Đây là lớp cát hạt vừa có trạng thái chặt vừa

Trọng lượng riêng đẩy nổi:

s n dn

Bảng tổng hợp kết quả:

Chiềudày(m)

TLRγ(kN/m3)

Độ sệtLI

Hệ sốrỗnge

TLR đẩy nổi

3 dn

2 Đánh giá điều kiện địa chất thủy văn

- Mực nước ngầm ở dộ sâu 1,6 m kể từ lớp đất lấp nên 1 phần lớp đất 2 bị đẩy nổi Thí nghiệm cho thấy tính chất nước ngầm trung tính nên ít có khả năng ăn mòn đối với kết cấu móng

III, Các phương án thiết kế và tính toán cột trục B:

* Tải trọng tác dụng xuống móng:

- Móng chịu tải lệch tâm 2 phương

- Tải trọng tiêu chuẩn tại chân cột ở đỉnh móng:

b, Xác định kích thước sơ bộ đáy móng:

- Giả thiết chiều rộng móng b = 2m

+ Cường độ tính toán của đất ở đế móng:

Trong đó:

m1,m2 là hệ số điều kiện của nền và công trình, với IL=0,56>0,5  tra bảng 2.1 ta được: m1 = 1,1 ; m2= 1,0

ktc=1,0 do chỉ tiêu cơ lý của đất được thí nghiệm trực tiếp

A,B,D phụ thuộc vào

0 II

Có

3 tb

γ =20 22 kN/m÷

nên chọn

3 tb

γ = 20 kN/m



tc

2 0

tc tc 0y x m

0

tc tc 0x y m

Do E0 (lớp 2) = 6120 > E0 (lớp 3) = 5910  Cần kiểm tra áp lực nên lớp đất yếu

- Kiểm tra điều kiện áp lực lên lớp đấy yếu:

Điều kiện kiểm tra:

Α = σgl + σbt ≤

z H z h H Rdy

+ Tính Α = σgl= + σbt= +

z H z h HTrong đó:

m1= 1,1 là hệ số điều kiện của nền và công trình phụ thuộc độ sệt của lớp 3

m2 = 1 là hệ số điều kiện của nền và công trình phụ thuộc độ sệt của lớp 3, B = 0,835 > 0.5

Ktc = 1 do các chỉ tiêu cơ lí của đất được thí nghiệm trực tiếp

bt zi

σ(kPa)

E(kPa)

σ = 0,2.72,698 = 14,5 kPa

 ta lấy giới hạn nền là h = 5,9 m kể từ đáy móng

- Độ lún tuyệt đối của đất là:

 Thỏa mãn điều kiện lún tuyệt đối

BIỂU ĐỒ ƯSGL VÀ ƯSBT

d, Tính toán độ bền và cấu tạo móng

- Chọn chiều cao của móng là hm = 0,9 m

Móng có lớp bê tông lót dày 10cm, lấy lớp bảo vệ abv

≥ 3cm

3,2

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

- Đặt thép song song theo phương cạnh dài:

2p + p

6

bv s

- Đặt thép song song theo phương cạnh ngắn:

Do đặt trên thép cạnh dài nên: h0’= h0 - d1 = 0,865-0,014 = 0,851m

2p + p

6Trong đó:

bv s

Chiều sâu chôn móng: h = 1,7 m

Cốt thép theo phương cạnh dài: 15d14 a150 mm, mỗi thanh dài 3150 mm

Cốt thép theo phương cạnh ngắn: 14d14 a200 mm, mỗi thanh dài 2650 mm

2 Móng đơn BTCT chôn nông trên đệm cát

a, Xác định sơ bộ kích thước đáy móng:

- Chọn độ sâu chôn móng h = 1,5m

- Chọn chiều cao móng hm = 0,7m

- Dùng cát hạt thô vừa làm đệm, đầm đến độ cgặt trung bình  Tra bảng 2-3 trong TCXD 45-78 ta có cường

độ tính toán quy ước của cát làm đệm:

R0 = 400 kPa, Cường độ này tương ứng với b1 = 1m và h1 = 2m

- Giả thiết bề rộng móng b = 2

 Cường độ tính toán của đệm cát khi h ≤

γ =20 22 kN/m÷

nên chọn

3 tb

γ = 20 kN/m

- Diện tích sơ bộ ở đế móng:

tc

2 0

m1= 1,1 là hệ số điều kiện của nền và công trình phụ thuộc độ sệt của lớp 2

m2 = 1 là hệ số điều kiện của nền và công trình phụ thuộc độ sệt của lớp 2, B = 0,53 > 0.5

Ktc = 1 do các chỉ tiêu cơ lí của đất được thí nghiệm trực tiếp

Vậy chiều cao đệm cát hđ = 1,5m thảo mãn điều kiện áp lực lên lớp đất yếu

d, Kiểm tra chiều cao của đệm cát theo điều kiện biến dạng:

- Tra bảng quy phạm đối với cát thô chặt vừa ta có: E = 35000 kPa

- Chia đất nền dưới đế móng thành các lớp phân tố có chiều dày:

b 1,82zb

18 6,16 6,84 0,054 14,37 79,67Nhận thấy tại độ sâu z = 6,16 m kể từ đáy móng có:

σ = 0,2.79,67 = 15,93 kPa

 Điểm 18 là điểm tắt lún

 Ta lấy giới hạn nền là h = 6,2 m kể từ đáy móng

- Độ lún tuyệt đối của đất là:

 Thỏa mãn điều kiện lún tuyệt đối

 Vậy lấy chiều cao đêm cát hđ = 1,5m

BIỂU ĐỒ ƯSGL VÀ ƯSBT

R = 11,5 MPa = 11500 kPa

R = 0,9 MPa = 900kPa

+ Cốt thép: Chịu lực

4 II

C :Rs =280 MPa = 28.10 kPa

- Lớp bê tông bảo vệ: abv= 35 mm = 0,035 m

 Chiều cao làm việc của móng: ho = hm – abv = 0,7 – 0,035 = 0,665 m

-Chiều cao của móng là hm = 0,75 m

Móng có lớp bê tông lót dày 10cm, lấy lớp bảo vệ abv

≥ 3cm

4434,11

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

- Đặt thép song song theo phương cạnh dài:

2p + p

6Trong đó:

bv s

- Đặt thép song song theo phương cạnh ngắn:

Do đặt trên thép cạnh dài nên: h0’= h0 - d1 = 0,665-0,014 = 0,651m

bv s

KẾT LUẬN:

Kích thước đáy móng: lxb = 2,5x1,8 m

Chiều cao móng: hm = 0,7 m

Chiều sâu chôn móng: h = 1,95 m kể từ cốt tôn nền và 1,5 m kể từ mặt đất tự nhiên

Cốt thép theo phương cạnh dài: 17d14 a110 mm, mỗi thanh dài 2450 mm

Cốt thép theo phương cạnh ngắn: 16d14 a150 mm, mỗi thanh dài 1750 mm

3 Thiết kế móng cọc dưới cột

* Số liệu tính toán:

- Chọn sơ bộ loại cọc:

+ Tiết diện cọc: 30x30 cm, thép chịu lực 4d16 – CII

+ Số đoạn cọc: 3 đoạn 6m  Chiều dài cọc: 18m

- Phương án thi công: thi công cọc ép ( Chế tạo sẵn, tiết diện lăng trụ)

- Cách thức liên kết cọc với đài:

+ Đế đài cách 2,15m so với cốt tôn nền ( tức là cách 1,7 m so với cốt tự nhiên, nằm trong lớp sét pha xám xanh (E = 6120 kPa)

+ Mũi cọc cắm vào lớp cát hạt vừa ( E = 30140 kPa)

- Chọn sơ bộ chiều cao đài:

+ Chiều cao đài hđ = 1 m

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

 Chiều cao làm việc của đài: h0 = 1 – 0,15 = 0,85 m

+ Phần râu thép đập đầu cọc lớn hơn 20d = 20.16 = 320 mm  Chọn 400 mm

+ Chiều dài cọc cắm vào đất: Ltt = 18 – 0,15 – 0,4 = 17,45 m

a, Xác định sức chịu tải thẳng đứng của cọc đơn

* Theo vật liệu làm cọc:

PV = ϕ.( Rb.Ab + Rsc.As )Trong đó:

+ ϕ = 1- hệ số uốn dọc với móng cọc đài thấp, cọc không xuyên qua bùn, than bùn

+ Cọc sử dụng thép chịu lực là 4d16 ⇒ As = 804 mm2

+ Ab = (300 x 300)mm = 90000 mm2=0,09 m2 - diện tích tiết diện ngang của bê tông

+ Bê tông có cấp độ bền B20: Rb= 11,5Mpa ; Rsc = 280 MPa

 Vậy Pv = 1.(11,5.103.0,09 + 280000.804.10-6 ) = 1057,512 kN

* Theo sức chịu tải của đất nền:

- Theo kết quả thí nghiệm trong phòng:

+ Theo TCVN 10304 – 2014

Chân cọc tỳ lên lớp cát hạt vừa nên cọc làm việc theo sơ đồ cọc ma sát

Sức chịu tải trọng nén cực hạn của cọc :

c,u R b b fi i i

R = m.(m q A +u∑m f l )

Trong đó:

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

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

u : chu vi tiết diện ngang thân cọc – u = 0,3x4 = 1,2 m

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

: là hệ số tin cậy theo đất

Theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT

• Theo tiêu chuẩn xây dựng Nhật Bản (TCXD 205 – 1998)

Cui : Lực dính không thoát nước của lớp đất thứ i tương ứng với chiều dày Lci

Lci : Chiều dài cọc cắm qua lớp đất dính

Lsi : Chiều dài cọc cắm qua lớp đất rời

• Theo tiêu chuẩn TCVN 10304 – 2014:

Sức chịu tải cực hạn của cọc:

10N f

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 = 6,25N: Lực dính không thoát nước của lớp đất dính thứ i tiếp xúc với cọc theo SPT :

− Tra αp

: Tính ứng suất bản thân:

Sét pha 43,75 28,657 1,63 0,5 17,45 69,8 0,915 20,02Sét pha 43,75 45,51 0,96 0,5 17,45 69,8 0,915 20,02Cát pha 37,5 87,424 0,43 0,91 17,45 69,8 0,915 31,22

Đất

rời

10N f

Ta có sức chịu tải của cọc là P = min ( Pv, Pđ, PSPT ) = PSPT = 466,26 kN

Vậy sức chịu tải tính toán của cọc là: Ptt = 466,26 kN.

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

- Khoảng cách từ mép đài đến tim cọc biên C ≥{ 0,7d ,200mm} nhưng thông thường lấy C=250mm chọnC= 250mm

=> Kích thước thực tế của đài là b×l = (1400x2300) mm

=> Diện tích của đài là: F =1,4×2,3 = 3,22 m2

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

Có

tt

min

P > 0

nên cọc trong đài không chịu lực nhổ

- Trọng lượng tính toán hiệu dụng của cọc là:

 Vậy tận dụng được khả năng chịu tải của cọc, số lượng cọc đã chọn là hợp lí

c, Tính toán nền móng theo trạng thái giới hạn thứ II

- Tổng tải trọng tiêu chuẩn xác định tại đáy móng:

Chiều cao khối móng quy ước : HM= 17,45+1,7= 19,15 (m)

* Trọng lượng của khối quy ước:

- Trọng lượng khối quy ước kể từ đế đài tới mặt đất :

- Trọng lượng của cọc trong khối quy ước :

- Độ lệch tâm của tải trọng tiêu chuẩn tại đáy móng:

- Áp lực tiêu chuẩn tại đáy móng :

tc y tc

l tc tc

tc x

b tc

M 1002,71

e = = = 0,2 mN

M 597,92e

4960, 6

4960, 6

= = = 0,12 mN

Áp lực tính toán của đất ở dưới đáy khối quy ước:

tc tc tc

m1 = 1,4; chân dọc cắm vào lớp cát hạt trung bão hòa nước

m2 = 1 vì nhà khung không thuộc loại tuyệt đối cứng

Ktc = 1 vì các chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo số liệu thí nghiệm trực tiếp đối với đất

Mũi cọc hạ vào lớp cát hạt vừa có ϕII = 30,5o, tra bảng ta được

A = 1,2; B = 5,78; D = 8,16

CII = 0 (cát hạt vừa)

= = 10,48 kN/m3

-Kiểm tra điều kiện áp lực tiêu chuẩn tại đáy móng:

+ Xác định ứng suất bản thân tại đáy khối quy ước :

L

σgl(kN/m2)

σbt(kN/m2)

E0(kN/m2)

= 38,47 kPa < 0,2 = 0,2.228,94 = 45,79 kPa

→ Do vậy, ta lấy giới hạn nền đến độ sâu 3,52 m kể từ đáy khối móng quy ước

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

Do đó thỏa mãn về điều kiện độ lún tuyệt đối

BIỂU ĐỒ ƯSGL VÀ ƯSBT

α α

d, Tính toán độ bền và cấu tạo cọc

1. Kiểm tra chiều cao làm việc đài cọc theo điều kiện chống chọc thủng

- Khi vẽ tháp đâm thủng từ mép cột nghiêng một góc 450 so với phương thẳng đứng của cột ta thấy tháp nằm trùm ra ngoài trục các cọc Như vậy đài cọc không bị đâm thủng

• Phản lực tại đầu cọc trong đài:

2 2 0

374,72

I I SI

SI s

A n a

SI s

A n a

- Chiều cao đài hđ = 1m

- Bố trí 7 cọc 30×30cm, mỗi cọc dài 18 m gồm 3 đoạn 6m, đầu cọc ngàm vào đài 0,15m, phần râuthép đặt đầu cọc dài 0,4m

- Cốt thép theo cạnh ứng với mặt cắt I-I: 12d14a120mm, dài 2250mm

- Cốt thép theo cạnh ứng với mặt cắt II-II: 13d14a180mm, dài 1350mm

VI Thiết kế móng cột trục E ( móng biên)

Móng đơn BTCT chôn nông trên nền thiên nhiên

- Tải trọng tác dụng xuống móng:

Móng biên chịu tải lệch tâm 1 phương

Tải trọng tiêu chuẩn tại chân cột ( ở đỉnh móng) là:

+ Cốt thép: Cốt chịu lực CII có: Rs = 280 MPa = 280000 kPa

Cốt đai CI có: Rsw = 175 MPa = 175000 kPa

1 Chọn độ sâu chôn móng

- Cốt ±0,00là cốt trong nhà cao hơn cốt ngoài nhà 0,45m Chọn độ sâu chôn móng 1,5 (m) so với cos ngoài nhà, và sâu 1,95 m so với cốt trong nhà Đế móng nằm ở lớp sét xám pha xám

xanh Mực nước ngầm nằm dưới đáy móng

- Giả thiết chiều cao móng hm = 0,7m

- Kích thước cột lcxbc = 0,4 x 0,22m

2 Xác định kích thước sơ bộ đáy móng:

- Giả thiết chiều rộng móng b = 2m

+ Cường độ tính toán của đất ở đáy móng:

Trong đó:

m1,m2 là hệ số điều kiện của nền và công trình, với IL=0,56>0,5  tra bảng 2.1 ta được: m1 = 1,1 ; m2= 1,0

ktc=1,0 do chỉ tiêu cơ lý của đất được thí nghiệm trực tiếp

A,B,D phụ thuộc vào

0 II

Có

3 tb

γ =20 22 kN/m÷

nên chọn

3 tb

γ = 20 kN/m



tc

2 0

* Kiểm tra điều kiện kĩ thuật:

Do E0 (lớp 2) = 6120 > E0 =5910 (lớp 3)  Cần kiểm tra áp lực nên lớp đất yếu

- Kiểm tra điều kiện áp lực lên lớp đấy yếu:

Điều kiện kiểm tra:

m1= 1,1 là hệ số điều kiện của nền và công trình phụ thuộc độ sệt của lớp 3

m2 = 1 là hệ số điều kiện của nền và công trình phụ thuộc độ sệt của lớp 3, B = 0,835 > 0.5

Ktc = 1 do các chỉ tiêu cơ lí của đất được thí nghiệm trực tiếp

Độ lún tuyệt đối:

gl

zi i 0i

σ(kPa)

bt zi

σ(kPa)

E(kPa)0

σ = 0,2.73,8 = 14,76 kPa

 ta lấy giới hạn nền là h = 5,32 m kể từ đáy móng

- Độ lún tuyệt đối của đất là:

BIỂU ĐỒ ƯSGL VÀ ƯSBT

4, Tính toán độ bền và cấu tạo móng

a, Kiểm tra điều kiện chọc thủng

=136,57 (KPa)

- Kiểm tra điều kiện chọc thủng

Chọn lớp bê tông bảo vệ: a = 35 mm = 0,035 cm

2p + p

6Trong đó:

bv s

- Đặt thép song song theo phương cạnh ngắn:

Do đặt trên thép cạnh dài nên: h0’= h0 - d1 = 0,665-0,014 = 0,651m

2p + p

6Trong đó:

bv s

KẾT LUẬN:

Kích thước đáy móng: lxb = 3x2,2 m

Chiều cao móng: hm = 0,7 m

Chiều sâu chôn móng: h = 1,5 m

Cốt thép theo phương cạnh dài: 17d14 a120 mm, mỗi thanh dài 2950 mm

Cốt thép theo phương cạnh ngắn: 17d12 a150 mm, mỗi thanh dài 2150 mm