Đồ án nền và MÓNG đại học

Đồ án nền và MÓNGĐồ án nền và MÓNGĐồ án nền và MÓNGĐồ án nền và MÓNGĐồ án nền và MÓNGĐồ án nền và MÓNGĐồ án nền và MÓNGĐồ án nền và MÓNGĐồ án nền và MÓNGĐồ án nền và MÓNGĐồ án nền và MÓNGĐồ án nền và MÓNGĐồ án nền và MÓNGĐồ án nền và MÓNGĐồ án nền và MÓNGĐồ án nền và MÓNGĐồ án nền và MÓNGĐồ án nền và MÓNGĐồ án nền và MÓNG

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG – GIAO THÔNG

- -ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG

Lớp: K63XD

Giảng viên hướng dẫn : PGS.TS PHẠM HOÀNG ANH

Hà Nội, ngày 10 tháng 12 năm 2020

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG – GIAO THÔNG

Giảng viên hướng dẫn : PGS.TS PHẠM HOÀNG ANH

Hà Nội, ngày 10 tháng 12 năm 2020

sẽ được thi công theo phương pháp đóng (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 là8cm);

- Tính toán, cấu tạo chi tiết cọc đảm bảo điều kiện an toàn vận chuyển và thicông;

- Tính toán và cấu tạo chi tiết đài móng;

Đồ án được trình bày gồm hai phần:

- Quyển thuyết minh tính toán (A4);

- Bản vẽ chi tiết cấu tạo cọc và đài móng (A3)

Số liệu địa chất của các lớp đất được thể hiện qua Bảng 2

Bảng 2 – Số liệu địa chất của các lớp đất

Chiều sâu (m)

Từ … Đến… Lớpđất Loạiđất

Trọnglượngriêng(γt,kN/m3)

GócmasátϕN30

Lựcdính(kPa)

Chiềudày(m)

Sức chịutải qc

(kG/cm 2 )

Modulbiếndạng E

(kG/cm 2 )

0.0 -4.7 1 SM 17.00 28.29 15.25 0.0 4.7 1.1 120.0

-6.5 -12.1 3 ML 18.10 13.20 11.46 14.3 5.6 1.0 73.0-12.1 -20.5 4 SC 18.00 12.22 8.6 16.9 8.4 0.9 73.0-20.5 -28.4 5a CH 17.50 10.09 5.3 11.6 7.9 0.9 61.0-28.4 -31.0 5b CL 19.10 14.45 16.9 20.8 2.6 1.1 99.0-31.0 -37.3 6 SC 19.80 16.40 27.5 15.8 6.3 1.8 150-37.3 -42.7 7 SC 20.00 16.44 44.7 16 5.4 3.0 200.0-42.7 -49.8 8 CL 19.60 14.32 32.2 17 7.1 3.0 183.0-49.8 -60.8 9 SM 20.00 41.48 59.1 0 10.95 4.0 229.0

4 Trụ địa chất phần móng cọc

- Khu vực xây dựng nền 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

- Các lớp đất từ 1 đến 6 đều yếu và rất yếu Lớp đất 7 rất tốt

- Trụ địa chất được thể hiện qua Hình 1

II ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỀN MÓNG.

- Công trình có tải khá lớn

- Khu vực xây dựng biệt lập, bằng phẳng

- Nước ngầm không xuất hiện trong phạm vi khảo sát

=> Chọn phương pháp móng cọc đài thấp

Phương án: Dùng cọc Bê tông cốt thép (BTCT) đúc sẵn có khích thước 35 x 35

cm Đài được đặt vào lớp 1, mũi cọc hạ sâu xuống lớp 7 khoảng 1-2 m Thi công bằngphương pháp đóng cọc (ép cọc)

III PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG, VẬT LIỆU MÓNG CỌC VÀ CHIỀU SÂU ĐÁY ĐÀI.

1 Đài cọc.

- Bê tông: B20 có Rb= 11,5 MPa (1150 T/m2), Rbt= 0,9 MPa (90 T/m2)

- Cốt thép: thép chịu lực trong đài là thép loại AII có Ra= 280 MPa (28000 T/m2)

- Bê tông lót: lớp lót đài bê tông nghèo Mác M100 dày 10 cm

- Đài liên kết ngàm với cột và cọc Thép của cọc neo trong đài chọn là 40 cm vàđầu cọc trong đài 10 cm

2 Cọc đúc sẵn.

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

- Cọc đóng => Theo Meyerhoff lấy α = 2 KPa , β = 400 KPa

- Bê tông: B25; Rbt=1,05 MPa, Rb= 14,5 MPa (1450 T/m2)

- Cốt thép:

+ Thép chịu lực –AII có Ra= 280 MPa (28000 T/m2),

+ Đai –AI có Ra= 225 MPa (22500 T/m2)

- Các chi tiết cấu tạo xem bản vẽ

3 Chiều sâu đáy đài

- Chọn chiều sâu chôn móng 1,5 m

IV CHỌN CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA MÓNG CỌC.

• h1,h2, h3, h4 ,h5 ,h6 ,hn Chiều dày các lớp đất;

• Ln Chiều dày lớp đất mà phần cọc hạ xuống lớp 7 (không tính mũi cọc);

• ΔL Phần đầu cọc ngàm trong đài ΔL=0,5m;

• hđ chiều sâu chôn đài cọc hđ=1,5m

- Cọc được chia thành 5 đoạn: 4 đoạn dài 6m và 1 đoạn dài 7m Nối bằng hàn bản mã

1.2 Sức chịu tải của cọc theo đất nền

Dự báo dựa vào kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT ta có Bảng 3

Bảng 3 – Thông số kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT

Lớp đất Độ sâu Chiềudày N30 Góc ma

P P

F

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

1 1

Theo kết quả xuyên tiêu chuẩn SPT theo công thức Meyerhof

- Sức kháng cho phép của đất lên cọc áp dụng công thức (4.3) ta có:

• Fs hệ số an toàn F s = ÷(2 3)

Chọn Fs=2;

• Wc =F lc× ×c γtt =0,35 0,35 31 25 94,94(× × × = KN)

(trọng lượng toàn bộ cọc);

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

1.3 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu

- Sức chịu tải của cọc theo vật liệu:

P = × × ϕ m R F × + × R F (4.7)Trong đó:

• m: hệ số điều kiện làm việc phụ thuộc loại cọc và số lượng cọc trong móng(0,85 1 ÷ )

20

0,08 1 2 1,16250

Hình 2- Bố trí số lượng cọc trong đài

2 Đài cọc

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

A =Bđ x Lđ = 1,8 x 2,9 m

- Chọn hd = 1,5m => h0d= 1,5-0,5 = 1m

V TÍNH TOÁN VÀ KIỂM TRA TẢI TRỌNG PHÂN PHỐI LÊN CỌC.

1 Kiểm tra tải trọng lên cọc trong móng

- Tải trọng tác dụng lên đầu cọc được tính theo công thức sau:

0 d

Trong đó:

• Pwi là tải trọng làm việc của cột thứ i ;

• N là tổng tải trọng thẳng đứng tại mức đáy đài;

• l×b là kích thước đáy đài l×b=2,9×1,8m;

• hd là chiều sâu đáy móng so với mặt đất hđ=1,5m;

• γtb là trọng lượng riêng trung bình của các lớp đất

Bảng 4 - Số liệu tải trọng tác dụng tại đầu cọc

891, 42 436,88

• Pw max là tải trọng làm việc lớn nhất của cọc;

• Wc là trọng lượng bản thân của cọc được tính theo công thức

 Thoả mãn điều kiện

Kiểm tra theo điều kiện kinh tế:

[ ] [ ]wmax [ ]kt

• [P] là sức chịu tải cho phép của cọc

• Pw max là tải trọng làm việc lớn nhất của cọc;

• [Δkt] mức độ hiệu quả về mặt kinh tế thường lấy bằng 10%

 Thoả mãn các cọc đều đủ khả năng chịu tải

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

Giả thiết coi hệ móng là khối quy ước như Hình 3

Hình 3 - Khối móng quy ước

2.1 Xác định kích thước của khối móng quy ước (móng tương

tb

+

+ × + × + × +

=

=

Trong đó:

• ϕi 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):

0 013,86

2 2

• Lc Chiều dài làm việc của cọc (từ đáy đến mũi cọc) Lc=30,5m

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

Từ công thức (5.6) ta tính được khối móng quy ước:

tan( )tan( )

×

×

= + × = + + × × ° =

= + × = + + × × ° =

2.2 Sức chịu tải của đất nền dưới mũi cọc.

- Áp lực trung bình tại mức mũi cọc:

Trong đó:

• N0 là tổng tải trọng thẳng đứng ở cao trình mặt đất N0=250T;

• Lqư, Bqư là kích thước khối móng quy ước;

• Lc là Chiều dài làm việc của cọc (từ đáy đến mũi cọc) Lc=30,5m;

• hđ là Chiều sâu chôn đài;

• γtb là trọng lượng riêng trung bình của các lớp đất

- Trọng lượng thể tích trung bình của các lớp đất từ mặt đất tự nhiên đến mũi cọc

có xét tới chiều dày từng lớp:

9 2,6 1/

• E0, μ0 là modun biến dạng và hệ số poisson của lớp đất dưới mũi cọc;

• Bqư là chiều rộng của khối móng quy ước;

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

VII TÍNH TOÁN KIỂM TRA CỌC ĐẢM BẢO ĐIỀU KIỆN VẬN

• Fc là diện tích tiết diện của cọc Fc=35×35=0,1225 m2;

• Lđ chiều dài đoạn cọc phân tích Lđ=7m;

• a khoảng cách từ đầu cọc đến vị trí móc hoạt động

1.2 Khi cẩu lắp

Hình 5 - Biểu đồ momen khi cẩu lắp

• Lđ chiều dài đoạn cọc phân tích Lđ=7m;

• b khoảng cách từ đầu cọc đến vị trí móc hoạt động

- Ta thấy M1<M2 => Trị số momen 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

- Lượng cốt thép dọc trên một mặt của cọc phải thoả mãn điều kiện sau:

00,9

a

a

M F

• h0 chiều cao làm việc của tiết diện cọc tính như dầm chịu uốn;

• Ra là cường độ chịu kéo của thép (-AII) Ra =280MPa

Khi đó ta có

2 2

0

9,8

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

- Cốt thép dọc chịu momen uốn của cọc là thép (-AII) 3ϕ16 (Fa=6,03 cm2)

 Cọc đủ khả năng chịu tải trọng khi vận chuyển và khi cẩu lắp

1.3 Tính toán cốt thép làm móc cẩu

Hình 6 - Cọc chịu lực kéo ở móc cẩu trong trường hợp cẩu lắp

- Lực kéo ở móc cẩu trong trường hợp cẩu lắp cọc:

Coi khi kéo chỉ thép chịu.

- Lượng cốt thép của móc cẩu Thép (-AI) cần thiết:

'

28,575

0,38225000

k a a

• Lđ chiều dài đoạn cọc phân tích Lđ=6m;

• a khoảng cách từ đầu cọc đến vị trí móc hoạt động

• Lđ chiều dài đoạn cọc phân tích Lđ=6m;

• b khoảng cách từ đầu cọc đến vị trí móc hoạt động

- Ta thấy M1<M2 => Trị số moomen dương lớn nhất M2 = 6,95 (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

Áp dụng cống thức (7.2) ta tính được lượng cốt thép cần thiết để thoả mãn là:

2 2

0

6,95

0,86( )0,9 0,9 0,32 280000

- Cốt thép dọc chịu momen uốn của cọc là thép (-AII) 3ϕ16 (Fa=6,03 cm2)

 Cọc đủ khả năng chịu tải trọng khi vận chuyển và khi cẩu lắp

2.3 Tính toán cốt thép làm móc cẩu

Hình 9 - Cọc chịu lực kéo ở móc cẩu trong trường hợp cẩu lắp

- Lực kéo ở móc cẩu trong trường hợp cẩu lắp cọc

Coi khi kéo chỉ thép chịu

- Lượng cốt thép của móc cẩu Thép (AI) cần thiết:

'

27,35

0,33225000

k a a

3 Kiểm tra điểu kiện hạn chế của cọc

3.1 Kiểm tra Điều kiện hạn chế:

0 s 100% max

t

A A

Trong đó:

• As là diện tích tiết diện toàn bộ cốt thép dọc chịu lực;

• A diện tích tính toán của tiết diện cọc;

• μ0 , μmax là hàm lượng cốt thép tối thiểu và cực đại

l r

λ = = ⇒µ =

Mà µ0 = ×2 µmin =0,2%

Ta có hàm lượng cốt thép cần là:

16,08100% 100% 1,31%

35 35

s t

A A

- Khoảng cách cốt đai a k≤ ×φmin

Thép AI có: Rsc=225 MPa lấy k=15 và a=500mm

min 15 16 240min(240 ;500 ) 240

- Chọn khoảng cách giữa các cốt đai 150mm

- Khoảng cách các cốt đai ở 2 đầu đoạn cọc a d ≤ × = × =10 φ 10 16 160mm

 Chọn khoảng cách cốt đai giữa 2 đầu cọc là 100mm

VIII TÍNH TOÁN KIỂM TRA CHI TIẾT ĐÀI MÓNG

1 Kiểm tra đâm thủng

1.1 Kiểm tra cột đâm thủng đài theo dạng hình tháp do lực cắt.

Hình 10 – Cọc đâm thủng đài theo dạng hình tháp do lực cắt

- Tác dụng tải trọng lên cọc:

i c

N P n

Trong đó:

• N là tổng lực dọc ở cao trình đáy đài;

• nc là tổng số cọc ở dưới đáy đài

2656,6

664,14( )4

i c

×

Với:

+ N là tổng lực dọc ở cao trình đáy đài;

+ n1 là tổng số cọc nằm ngoài phạm vi đáy hình tháp đâm thủng;

+ nc là tổng số cọc ở dưới đáy đài

Từ công thức (8.3) ta thay số tính được:

1 2656,6 4

2656,6( ) 2704

+ Rbt là cường độ tính toán chịu kéo của bê tông Rbt=0,9 MPa;

+ h0 là chiều cao làm việc của đài h0 =1m – 0,1m= 0,9m;

+ hc×bc kích thước của cột hc×bc=500×400mm;

+ c1;c2 là khoảng cách trên mặt bằng từ mép cột đến mép của đáy tháp đâm thủng c1=0,675m ;c2=0,175m;

0 0

0,90,4 0,36

1 0

2

2

40,36 0,9

30,175 2,5

Từ (*) và (**) áp dụng công thức (8.2) ta được:

Pđt=270T < Pcdt=600T

 Vậy chiều cao đài thoả mãn điều kiện đâm thủng

1.2 Kiểm tra khả năng hàng cọc chịu lực lớn chọc thủng đài theo tiết diện nghiêng

Hình 11 - Cọc chọc thủng đài theo tiết diện nghiêng

+ Rbt là cường độ tính toán chịu kéo của bê tông Rbt=0,9 MPa;

+ h0 là chiều cao làm việc của đài h0 =1m – 0,1m= 0,9m;

+ b kích thước chiều rộng của đài bc=1,8m;

Khi đó áp dụng công thức (8.6) ta được:

0 0

0,9 1,5 1,5 900 0,9 1,8 2916

 Đảm bảo điều kiện không chọc thủng theo thiết diện nghiêng

2 Tính toán cường độ trên thiết diện thẳng đứng- Tính cốt thép đai

Hình 12 - Momen tại các mặt cắt I-I và II-II 2.1 Momen tại mép cột theo mặt cắt I-I

- Trường hợp với Momen tại mép cột theo mặt cắt I-I ta có:

M1=r1×(P2+P4)=0,85×(891,42+527,78)=1206,32(KN)Trong đó:

• r1 khoảng cách từ trục cọc 2,4 đến mặt cắt I-I; r1=0,85;

• P2;P4 là tải trọng tác dụng lên các cọc 2;4

Áp dụng công thức (7.2) ta tính được lượng cốt thép tối thiểu cần dùng là:

2 1

0

1206,32

53,19( )0,9 0,9 280000 0,9

 Chọn 15ϕ22 (FaII=56,99 cm2),a=90mm, AII bố trí đều

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

• Ld là chiều dài của đáy đài;

• Hd là chiều cao của đáy đài

Từ công thức (8.7) ta thay số ta tính được hàm lượng cốt thép là:

min

56,99100% 100% 0,35% 0,05%

2.2 Momen tại mép cột theo mặt cắt II-II

- Trường hợp với Momen tại mép cột theo mặt cắt II-II

M2=r2×(P1+P2)=0,35×(800,5+891,42)=592,1(KN)Trong đó:

• r2 khoảng cách từ trục cọc 1,2 đến mặt cắt II-II; r2=0,35

• P1;P2 là tải trọng tác dụng lên các cọc 1;2

Áp dụng công thức (7.2) ta tính được lượng cốt thép tối thiểu cần dùng là

2 2

0

592,1

26,11( )0,9 0,9 280000 0,9

 Chọn 14ϕ16 (FaII=28,13 cm2),a=190mm, AII bố trí đều

Từ công thức (8.7) ta thay số ta tính được hàm lượng cốt thép:

min

28,13100% 100% 0,11% 0,05%

l r

; bỏ qua uốn dọc lấy ϕ=1

0 s 100% max

t

A A

2000

s t

A A

- Khoảng cách cốt đai a k≤ ×φmin

Thép AI có: Rsc=225 MPa lấy k=15 và a=500mm

min 15 22 330min(330 ;500 ) 330

IX CẤU TẠO VÀ CHI TIẾT BẢN VẼ

- Cấu tạo móng xem bản vẽ (Đính kèm)

1 Bản vẽ chi tiết phần cọc.

2 Bản vẽ chi tiết phần đài và trụ địa chất.

Tài liệu tham khảo

1 Giáo trình Cơ học đất, Nền và móng – Phan Huy Đông (Chủ biên) Nhà xuất bản Xây dựng.

2 Hướng dẫn đồ án Nền móng – Phan Hồng Quân, Đào Bảo Việt Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam.

3 Kết cấu bê tông cốt thép phần cấu kiện cơ bản – Phan Quang Minh (Chủ biên) Nhà xuất bản Khoa học và kĩ thuật.