Đồ án nền móng (1)

Kiểm tra kích thước móng theo trạng thái giới hạn II  Kiểm tra điều kiện áp lực tiêu chuẩn tại đáy móng...  Kiểm tra điều kiện áp lực trên bề mặt lớp đất yếu..  Trọng lượng riêng hiệu

I ĐẶC ĐIỂM THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH

+Công trình thiết kế là nhà khung bê tông cốt thép không có tường chèn.

+Tra TCVN 9362 -2012 có trị biến dạng cho phép:

Trọng lượng riêng tự nhiên



(kN/m 3 )

Trọng lượng riêng hạt

s (kN/m 3 )

Độ ẩm W

%

Giới hạn chảy

W L

%

Giới hạn dẻo

W P

%

Góc

ma sát trong

II (o)

Lực dính

c II (kPa)

Mô đun biến dạng E (kPa)

Sức kháng mũi xuyên

q c (kPa)

Chỉ số SPT

Lớp 1: Đất trồng trọt, có chiều dày trung bình 2,0m.

+ Lớp đất này không đủ chịu lực để làm móng công trình, không có tính năng xây dựng, phải bóc bỏ lớp này và phải đặt móng xuống lớp đất dưới đủ khả năng chịu lực

Lớp 2 : Đất sét dày trung bình 4,5m:

nền đất ở lớp 2 này ở trạng thái ‘dẻo mềm’.

+Trọng lượng riêng đẩy nổi:

+Đất sét trạng thái ‘dẻo mềm’ có môđun biến dạng E = 10000 (kPa) đất khá tốt Lớp 3: Sét pha dày trung bình 5,0m có:

nền đất ở lớp 4 này ở trạng thái ‘dẻo’.

2 1

3

4

5

MNN

+Hệ số rỗng:

+Trọng lượng riêng đẩy nổi

+Đất cát pha ở trạng thái ‘dẻo’ có môđun biến dạng E =7800(kPa) đất trung bình.

Lớp 5:Lớp cát trung dày trung bình 8,0m có:

 0,55<e=0,629<0,7  Cát ở trạng thái ‘chặt vừa’.

+Trọng lượng riêng đẩy nổi

+Đất cát pha ở trạng thái ‘dẻo’ có môđun biến dạng E =31000(kPa) Đất rất tốt.

3 Địa chất thủy văn:

+Mực nước ngầm ở độ sâu 4,1m kể từ mặt đất tự nhiên.Tức là ở cốt

III.1 THIẾT KẾ MÓNG ĐƠN BTCT TRÊN NỀN TỰ NHIÊN

1 Lựa chọn độ sâu chôn móng h và chiều cao móng h m

+Chọn độ sâu chôn móng là 1m từ mặt sàn tầng hầm, tức độ sâu so với cos sàn tầng

1 là 3,0+1,0=4,0 mét, độ sâu so với cos nền tự nhiên là 4,0-0,45=3,55m

2 Xác định sơ bộ kích thước đáy móng:

 Cường độ tính toán của đất nền tại đáy móng :

+ Giả thiết bề rộng đế móng b=3,0(m).

+Nền sét pha có :

Tra bảng 15 (TCVN :9362-2012): m 1=1,1

Kết cấu khung bê tông là kết cấu mềm :m 2=1,0

+ktc=1 : vì các chỉ tiêu cơ lý của đất được xác định bằng thí nghiệm trực tiếp.

+Đáy móng hạ vào lớp sét có II=17 0 Tra bảng 14 (TCVN :9362-2012) ta có :

(Chọn trọng lượng riêng của sàn tầng hầm là 25kN/m 3 )

 Diện tích sơ bộ đáy móng:

=>

Chọn b=3,2m  l=3,2.1,125=3,6m Chọn kích thước lxb=3,6x3,2 (m)

3 Kiểm tra kích thước móng theo trạng thái giới hạn II

 Kiểm tra điều kiện áp lực tiêu chuẩn tại đáy móng.

-Với b=3,2m, tính lại R:

+Độ lệch tâm:

Đạt

 Kiểm tra điều kiện kinh tế:

Như vậy kích thước đế móng là 3,2x3,6 (m) là đạt yêu cầu thiết kế.

 Kiểm tra điều kiện áp lực trên bề mặt lớp đất yếu.

 Trọng lượng riêng hiệu quả của các lớp đất:

+Từ mặt lớp 2 đến mực nước ngầm:

+Từ mực nước ngầm đến hết đáy lớp thứ 2:

 Kiểm tra điều kiện:

+Ứng suất bản thân tại đáy móng:

+Ứng suất bản thân tại mực nước ngầm:

+Ứng suất bản thân tại đáy lớp thứ 2 (dưới mực nước ngầm):

+Áp lực gây lún tại đáy móng:

+Ứng suất gây lún tại đáy lớp 2:

Tra bảng ta có:



Tổng ứng suất tại mặt trên lớp đất yếu:

+Cường độ tính toán của nền trên đất yếu:

ngầm

BIỂU ĐỒ KIỂM TRA ÁP LỰC TRÊN NỀN ĐẤT YẾU



+Trọng lượng riêng hiệu quả trung bình của đất trong phạm vi hy:



Ta có:

 Đảm bảo áp lực trên nền đất yếu

 Kiểm tra biến dạng của nền:

+ Ứng suất bản thân tại đáy móng:

+ Ứng suất bản thân tại các điểm zi:

+Ứng suất bản thân tại mực nước ngầm:

+ Ứng suất gây lún ở độ sâu z kể từ đáy móng:

+ Chia các lớp đất dưới móng thành các phân tố có chiều dày hi:

→Thỏa mãn điều kiện độ lún tuyệt đối.

Biều đồ ứng suất bản thân và ứng suất gây lún

0.00m

-3.00m -3.30m -4,00m

 Tính toán độ bền của móng theo điều kiện chọc thủng.

 Tải trọng tính toán tại đỉnh móng:

-Coi cánh móng là dầm công-xôn ngàm tại tiết diện chân cột, bị uốn bởi phản lực nền.

+Trị số momen uốn tại mặt ngàm I-I:

+Chiều dài của một thanh: l * =l-2a ’ =3600-25.2=3550(mm)

+Khoảng cách giữa trục các cốt thép cạnh nhau:

+Trị số momen tại ngàm II-II:

, h02 hm-abv-ϕ1=0,8-0,035-0,012=0,753(m)

+Chiều dài của một thanh: b * =b-2a ’ =3200-2.(15+10)=3150(mm)

+Khoảng cách giữa trục các cốt thép cạnh nhau:

III.2 THIẾT KẾ MÓNG ĐƠN BÊ TÔNG CỐT THÉP CHÔN NÔNG TRÊN NỀN ĐỆM CÁT

1 Lựa chọn cát làm nền:

Dùng cát hạt trung làm đệm, đầm đến độ chặt trung bình, tra bảng TCXD 9362-2012 (bảng D-1 trang 87) ta có cường độ tính toán của cát làm đệm Ro = 400Kpa, cường độ này ứng với bl = 1m; h1 = 2m

2 Lựa chọn độ sâu chôn móng h, và chiều cao móng h m

Thiết kế móng đơn bê tông cốt thép trên nền đệm cát, chọn độ sâu chôn móng 4,3m từ cốt 0.00 , Sàn tầng 1 cao hơn mặt đất tự nhiên là 0,45m; như vậy đáy móng ở độ sâu 4,3-0,45=3,85m so với mặt đất tự nhiên Chọn bề rộng móng sơ bộ b=2m, chọn chiều cao móng hm= 0,8 (m) Đế móng đặt ở lớp đất thứ 2 là lớp đất sét, và ở trên mực nước ngầm

0.00m

-3.00m

-4,30m

-0.45m

3 Xác định kích thước sơ bộ đáy móng.

 Tải trọng tiêu chuẩn ở đỉnh móng:

4 Tính toán theo trạng thái giới hạn II

 Áp lực tiêu chuẩn ở đế móng, kiểm tra điều kiện kinh tế:

+Độ lệch tâm:

(Chọn khối lượng riêng của sàn bê tông tầng hầm là 25kN/m 3 )

+Kiểm tra điều kiện kinh tế:

 Thoả mãn điều kiện kinh tế

Vậy kích thước đế móng là bxl = 2x2,4m

 Xác định kích thước đệm cát hđ ,bđ,lđ.

+Cường độ của nền đệm cát khi bxl = 2x2,4 (m):

-Xác định sơ bộ hđ:

Ứng suất nền tại đáy móng ở trạng thái tự nhiên:

 Kiểm tra biến dạng nền:

Tra bảng theo quy phạm với cát hạt trung ta có Ec = 30000(Kpa) Chia nền đất thành các lớp phân tố đồng nhất về tính nén (E = const) có chiều dày mỗi lớp hi ≤ b/4

=2/4=0,5m Chọn hi=0.5m

Gọi z là độ sâu kể từ đáy móng thì ứng suất gây lún ở độ sâu z là:

Ứng suất nền tại đáy móng ở trạng thái tự nhiên:

Ta thấy tại độ sâu 6,5m so với đáy móng thì gl = 17,50(kPa )< 0,2 bt = 0,2 117,88=23,58(kPa)

Vậy giới hạn nền H = 6,5(m) so với đáy móng

Độ lún của lớp đệm cát :

Độ lún của lớp đất sét:

5 T ính toán độ bền và cấu tạo móng.

 Chọn bê tông và côt thép

Chọn bê tông móng B15 có Rb = 8500 (Kpa), Rbt = 750 (Kpa); thép móng dùng thép CII có Rs =280000 (Kpa)

Chọn lớp bê tông bảo vệ abv = 35 (mm) → chiều cao làm việc của bê tông móng ho =

hm - abv ho = 800 – 35 = 765 (mm

 Kiểm tra độ bền móng theo điều kiện chọc thủng

 Tải trọng tính toán tại đỉnh móng:

→

Cường độ tính toán trung bình trong phạm vi F ct:

+Khả năng chống chọc thủng của bê tông móng theo mặt tháp chọc thủng 2: ld=lc+2h0=0,45+2.0,765=1,98(m)

Chọn thép AII, có Rs=280Mpa=28.10 4 (kPa)

-Coi cánh móng là dầm công-xôn ngàm tại tiết diện chân cột, bị uốn bởi phản lực nền.

+Trị số momen uốn tại mặt ngàm I-I:



-Diện tích cốt thép yêu cầu đặt song song theo phương cạnh dài móng:

+h01=hm-abv=0,8-0,035=0,765(m)



+Chiều dài của một thanh: l * =l-2a ’ =2400-2.(15+10)=2350(mm)

+Khoảng cách giữa trục các cốt thép cạnh nhau:

+Trị số momen tại ngàm II-II:

h02 hm-abv-ϕ1=0,8-0,035-0,014=0,758(m)

+Chiều dài của một thanh: b * =b-2a ’ =2000-2.(15+10)=1950(mm)

+Khoảng cách giữa trục các cốt thép cạnh nhau:

a2=

Yêu cầu cấu tạo thép: 100mm a2 200mm

III.3 PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÓNG CỌC.

1 Chọn loại cọc, kích thước cọc, phương án thi công.

 Chọn tiết diện, chiều dài,vật liệu, thép…

-Chọn bê tông B20 có Rb=11,5Mpa

-Chọn thép dọc cọc là 414-CII có Rs=280000Mpa, thép đai 6

-Chọn cọc Bê tông cốt thép chế tạo sẵn có tiết diện 25x25(cm) Cọc dài 18m được nối từ 2 đoạn cọc dài 10m, phần cọc ngàm vào đài là 0,15m, phần râu thépđập đầu cọc 0,4m, cọc được nối với nhau bằng phương pháp hàn Cọc được hạ bằng phương pháp đóng

+Chiều dài cọc làm việc là: lclv=l-lngàm=20-(0,4+0,15)=19,45(m)

-Chọn chiều cao đài sơ bộ là 0,7m, đáy đài ở cốt 4,2m,

+Cốt mũi cọc: -(19,45+4,2)= 23,65(m) (so với cốt sàn tầng 1) Như vậy cọc được cắm sâu vào lớp đất thứ 5(lớp cát trung) là 8,7m,và ở độ sâu 23,2m so với mặt đất tự nhiên

Sơ đồ hàn nối cọc

 Kiểm tra cọc trong quá trình vận chuyển,cẩu, lắp.

*Các móc cẩu cách đầu cọc và mũi cọc 1 đoạn : 0,207L = 0,207.10 =2,07(m)

=2070 mm với giá trị mômen Mmax,1 = 0,043qL2 ,và khi cẩu nghiêng là:

Mmax,2=0,086qL2 Tải trọng q lấy bằng trọng lượng bản thân nhân với hệ số động lực 1,1:

2070 2070

10000

250

Sơ đồ cẩu lắp

2 Xác định sức chịu tải của cọc

 Sức chịu tải theo vật liệu làm cọc:

Pv = (RbAb + RscAs)

- hệ số uốn dọc(cọc không xuyên qua lớp đất bùn)

Rb=11500 kPa:Cường độ chịu nén của bê tông

Rsc=280000kPa: Cường độ chịu nén của cốt thép CII

As=616 mm2=616.10-6m2: Diện tích tiết diện ngang của cốt thép

Ab =0,25.0,25=0,0625m2-:diện tích tiết diện ngang của cọc

+ là hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất

+ và là hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi và trên thân cọc có xét đến ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc đến sức kháng của đất, tra bảng 4 (TCVN

+ =0,25.,0,25=0,0625 m2: là diện tích tiết diện cọc

+ U=0,25.4=1m : là chu vi tiết diện ngang của cọc

+ qb :là cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc, tra

bảng 2 (TCVN 10304-2014) với độ sâu là

23,65-0,45=23,2m so với mặt đất tự nhiên, kết hợp

Chiềusâu mũicọc(m)

qb –Cát hạtvừa(Kpa)

+ fi là cường độ sức kháng trung bình của lớp đất thứ “i” được lấy theo bảng 3 (TCVN -10304-2014)

Chia nền đất thành các lớp đất đồng nhất, chiều dày mỗi lớp được chia ≤ 2m

-3.00m

-4,20m -0.45m

-23,65m

 Xác định sức chịu tải của cọc theo sức kháng mũi xuyên tĩnh qc (Theo tiêu chuẩn TCVN 10304:2014).

Tải trọng cho phép của cọc :

Trong đó:

qb là cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc được xác định: qb = k.qc

qc là cường độ sức kháng mũi xuyên trung bình của đất khoảng 3d phía trên và 3d phía dưới mũi cọc, d là cạnh tiết diện ngang cọc,qc=10300 (kPa)

k là hệ số chuyển đổi sức kháng mũi xuyên thành sức kháng mũi cọc, tra bảng G2 với E của lớp cát trung là 10300(kPa) cho cọc đóng, có k = 0,4 → qb = k.qc = 0,4.10300 = 5150 (kPa)

là diện tích ngang mũi cọc

u là chu vi tiết diện ngang cọc

li là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ “i”

fi là cường độ sức kháng trung bình trên thân cọc trong lớp đất thứ “i” được xác

định :

là hệ số chuyển đổi sức kháng mũi xuyên sang sức kháng thân cọc tra bảng G2

là cường độ sức kháng mũi xuyên trung bình trong lớp đất thứ ‘i”

 Sức chịu tải cho phép của cọc theo thí nghiệm xuyên tĩnh:

→

 Xác định sức chịu tải của cọc theo kết quả xuyên tĩnh tiêu chuẩn SPT (Theo tiêu chuẩn TCVN 10304:2014)

*Theo viện kiến trúc Nhật Bản:

-Sức chịu tải cực hạn của cọc :

nằm trên đất rời)

+Np là chỉ sô SPT trung bình khoảng dưới 1d và 4d trên mũi cọc Np =N30= 45

→

+Cường độ sức kháng trung bình trên đoạn cọc nằm trong lớp đất rời thứ "i" :

+Cường độ sức kháng trên cọc nằm trong lớp đất dính thứ "i" :

Trong đó: Ns,i là chỉ số SPT trung bình trong lớp đất rời thứ "i"

cu,i là sức kháng cắt không thoát nước của đất dính thứ "i"

và fL là các hệ số, dựa trên hình G2 (TCVN 10304-2012) có :-Ứng suất bản thân của đất tại các điểm:

Điểm A: σv(A)=17.2+18,4.1,75=66,2(kPa)

Điểm B: σv(B)=66,2+18,4.0,9=82,76(kPa)

Điểm C: σv(C)=82,76+8,302.2,4=102,68(kPa)

Điểm E: σv(E)= 144,18+3.8,747=170,42(kPa)

-3.00m

-4,20m -0.45m

-23,65m

A B

C

D

E

F

Điểm F: σv(F)=170,42+10,129.8,7=258,54(kPa)

+Khoảng cách từ tim cọc biên đến mép: c 0,7d=0,7.25=17,5cm; chọn c=25=250mm.+Khoảng cách giữa tim các cọc là: 3d=3.250=750 (mm)

Kiểm tra điều kiện kinh tế:

 Thỏa mãn điều kiện kinh tế

→ số lượng cọc đã chọn là hợp lý

4 Kiểm tra nền móng cọc theo trạng thái giới hạn I

 Kiểm tra điều kiện áp lực dưới đáy khối móng quy ước.

*Xác định kích thước khối móng quy ước:

-Góc ma sát trong trung bình của đất trong phạm vi chiều dài làm việc của cọc

(0,125 là 1 nửa đường kính của cọc =0,25/2=0,125)

- Bề rộng của đáy khối quy ước:

BM = B* + 2Lclv tg = (2*0,4+2*0,125)+ 2.19,45 tg6,10 = 5,2(m)

- Chiều cao khối móng quy ước:

HM = 3,75+19,45 = 23,2 ( m)

*Xác định trọng lượng của khối quy ước:

+ Trọng lượng của đài và đất trong phạm vi từ đáy đài lên:

= LM BM htb tb = 5,7.5,2.2,56.20=1517,6( kN)

+ Cọc ép là cọc chiếm chỗ chỉ làm giảm thể tích khối đất mà không làm tổng trọng lượng khối đất trong phạm vi khối móng quy ước thay đổi → Trọng lượng của đất trong phạm vi từ đáy đài lên đến chân cọc là:

+ Trọng lượng của cọc trong phạm vi khối quy ước:

→ Tổng lực nén tiêu chuẩn tại đáy móng quy ước là:

+Trọng lượng khối đất lấp trong phạm vi 3,05m từ mặt đất tự nhiên đến đỉnh đài

+Tổng Mô men tiêu chuẩn tại đáy đài :

-3.00m

-4.20m -0.45m

-23.65m

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

Tra bảng 2-1(Tính toán thực hành nền móng công trình)

m1=1,2 do đất cát hạt vừa; m2=1 do nhà khung bê tông cốt thép là khung mềm Ktc=1 vì các chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo số liệu thí nghiệm trực tiếp đối với đất

 Kiểm tra biến dạng của nền:

-Ứng suất bản thân tại đáy khối quy ước:

-Áp lực gây lún tại đáy khối quy ước:

-Cốt thép nhóm CII R b=11500 kPa ; Rbt=900 kPa ;Rs=280000 kPa.

-Chiều cao làm việc hữu ích của bê tông đài móng

h0=hđ-lngàm =0,7-0,15=0,55(m)

 Kiểm tra điều kiện đâm 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

 Tính toán thép đặt cho đài cọc:

-Chiều cao làm việc hữu ích của bê tông móng: h0= 0,7 - 0,15 = 0,55 (m)

-Tính lực truyền lên cọc thứ i:

+Tổng tải trọng tại đáy đài:

MI-I = r2 (P2+P3) =0,425.(2.510,26)= 433,7(kNm)

-Diện tích cốt thép tương ứng với mặt ngàm I-I: (đặt song song cạnh ngắn)

-Chiều dài thanh thép : l*= l - 2.abv = 1800 - 2.35 = 1730(mm)

-Khoảng cách giữa hai trục cốt thép cách nhau:

-Yêu cầu cấu tạo :

( Với

-Diện tích cốt thép tương ứng với mặt ngàm II-II:

-Chiều dài thanh thép : b*= b - 2.abv = 1300- 2.35 = 1230 (mm)

-Khoảng cách giữa các cốt thép cạnh nhau: