ĐỒ ÁN NỀN MÓNG THẦY VÕ PHÁN ĐHBK TPHCM

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG ĐỒ ÁN NỀN MÓNG Giảng viên hướng dẫn PGS TS VÕ PHÁN Nhóm – Tổ A03 Mã môn học CI3197 Sinh viên thực hiện Nguyễn Công Huy MSSV 1812378 ĐỒ ÁN NỀN MÓNG GVHD PGS TS VÕ PHÁN SVTH NGUYỄN CÔNG HUY – MSSV 1812378 1 MỤC LỤC PHẦN I THỐNG KÊ SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT 3 A Địa chất tại 427 Trường Chinh, Phường 11, Quận Tân Bình, TP Hồ Chí Minh Công trình Cao ốc văn phòng 5 I Lớp 1 Sét, nâu đỏ xám xanh, trạng thái dẻo mềm 5 II Lớp 2.

THỐNG KÊ SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT

Địa chất tại 427 Trường Chinh, Phường 11, Quận Tân Bình, TP Hồ Chí Minh Công trình: Cao ốc văn phòng

Minh Công trình: Cao ốc văn phòng Địa chất có tổng cộng 5 lớp đất

I/ Lớp 1: Sét, nâu đỏ - xám xanh, trạng thái dẻo mềm: Độ ẩm W Dung trọng  KL riêng Gs GH chảy GH dẻo HS rỗng eo

Bảng 1.1 Giá trị tiêu chuẩn của chỉ tiêu W, , Gs, WL, WP

SVTH: NGUYỄN CÔNG HUY – MSSV: 1812378 6

Bảng 1.2 Thống kê chỉ tiêu c, 

Dùng hàm LINEST trong excel, ta được các giá trị trong bảng sau:

320.00 10.89 Bảng 1.3 Kết quả hàm Linest

Ta có giá trị ctc = 16.95 kPa và tc = arctan(0.16) = 09 o 05’

II/ Lớp 2: Sét lẫn dăm sạn laterit, nâu đỏ - xám xanh, trạng thái dẻo cứng:

Hố khoan STT Số hiệu mẫu

Ghi chú (kN/m 3 ) (kN/m 3 ) (kN/m 3 ) 2

Bảng 2.1 Trọng lượng riêng tự nhiên lớp 2

Hố khoan STT Số hiệu mẫu e |e- e tb | (e - e tb ) 2

Bảng 2.3 Hệ số rỗng e lớp 2

Gs |Gs- Gs tb | (Gs- Gs tb ) 2

Bảng 2.4 Khối lượng riêng Gs lớp 2

Bảng 2.5 Giới hạn chảy WL lớp 2

Bảng 2.6 Giới hạn dẻo WP lớp 2

Kết quả hàm LINEST (kPa) (kPa)

Dùng hàm LINEST trong excel ta có: giá trị ctc = 27.6 kPa và tc = arctan(0.24) = 13 o 36’

Hình 2.1 Đồ thị quan hệ  và 

III/ Lớp 3: Sét, nâu đỏ - xám xanh, trạng thái dẻo cứng:

Giá trị tiêu chuẩn  tc 19.53

Giá trị tính toán  tt TTGH

Giá trị tiêu chuẩn W tc 25.74

Giá trị tiêu chuẩn e tc 0.75

Giá trị tiêu chuẩn W L tc 43.31

Giá trị tiêu chuẩn W P tc 18.80

Kiểm tra thống kê với từng cấp áp lực

Ghi chú (kPa) (kPa) (kPa) 2

Bảng 3.7 Thống kê  với cấp áp lực  = 100kPa

6 96.7 300 Giá trị Tiêu chuẩn TTGH I

Sử dụng hàm LINEST trong excel, ta tính được các giá trị ctc tc cI I cII II

IV/ Lớp 4: Á cát, xám hồng - xám vàng, trạng thái dẻo:

Gs |Gs- Gs tb | (Gs - Gs tb ) 2

Giá trị tiêu chuẩn Gs tc 26.66

Bảng 4.11 Giá trị  ứng với tất cả cấp áp lực

Giá trị Tiêu chuẩn TTGH I TTGH II

Bảng 4.12 Các giá trị ctc tc cI I cII II

V/ Lớp 5: Sét, nâu đỏ - vàng nâu, trạng thái nửa cứng – cứng:

Gs |Gs- Gs tb | (Gs-

Gs tb ) 2 Ghi chú (kN/m 3 ) (kN/m 3 ) (kN/m 3 ) 2

Kiểm tra thống kê với từng cấp áp lực:

Bảng 5.10 Giá trị  ứng với tất cả các cấp áp lực

Địa chất tại 37 Kinh Dương Vương, Phường 12, Quận 6, TP Hồ Chí Minh Công trình: Nhà ở

Địa chất có tổng cộng 6 lớp đất

I/ Lớp 1: Bùn sét, xám đen, trạng thái nhão:

Bảng 1.3 Độ ẩm W lớp 1 (Sau khi loại bỏ sai số)

Bảng 1.5 Hệ số rỗng e lớp 1 (Sau khi loại bỏ sai số)

Thống kê với từng cấp áp lực

Bảng 1.13 Giá trị  ứng với mọi cấp áp lực

II/ Lớp 2: Á sét, xám tro – vàng nâu, trạng thái dẻo cứng:

Bảng 2.4 Trọng lượng riêng Gs lớp 2

Bảng 2.7 Giá trị ctc và tc lớp 2

III/ Lớp 3: Á cát, nâu đỏ – vàng nâu, trạng thái dẻo:

Bảng 3.4 Khối lượng riêng tự nhiên Gs lớp 3

Bảng 3.6 Giới hạn dẻo WP lớp 3 Kiểm tra thống kê với từng cấp áp lực

Bảng 3.10 Giá trị  ứng với mọi cấp áp lực

IV/ Lớp 4A: Sét, nâu đỏ – vàng nâu, trạng thái cứng:

Bảng 4.1 Trọng lượng riêng tự nhiên lớp 4A

Bảng 4.3 Hệ số rỗng e lớp 4A

Bảng 4.4 Khối lượng riêng Gs lớp 4A

Bảng 4.5 Giới hạn chảy WL lớp 4A

Bảng 4.6 Giới hạn dẻo WP lớp 4A

Bảng 4.11 Giá trị  với mọi cấp áp lực 

V/ Lớp 4B: Á sét, vàng nâu – xám trắng, trạng thái dẻo cứng:

Bảng 5.1 Trọng lượng riêng tự nhiên lớp 4B

Bảng 5.3 Hệ số rỗng e lớp 4B

Bảng 5.4 Khối lượng riêng Gs lớp 4B

Bảng 5.5 Giới hạn chảy WL lớp 4B

Bảng 5.6 Giới hạn dẻo WP lớp 4B

Bảng 5.7 Giá trị ctc tc của lớp đất 4B

VI/ Lớp 5: Á cát, vàng nâu – xám trắng, trạng thái dẻo:

Kiểm tra thống kê với từng cấp áp lực:

Bảng 6.11 Giá trị  với mọi cấp áp lực 

THIẾT KẾ MÓNG BĂNG

Xác định tải trọng N tt , M tt , H tt

Hình 2.1 Mặt bằng móng công trình

Hình 2.2 Sơ đồ móng băng thiết kế

Bảng 2.1 Tải trọng tính toán tại các chân cột

- Tổng lực dọc tính toán tác dụng lên đáy móng: tt tt tt tt tt tt tt

- Tổng Moment tính toán tác dụng lên đáy móng (chọn chiều cao hb = 0.8 m): tt tt tt tt tt tt tt tt tt

C a 1 2 D b 4 5 E b 5 tt tt tt tt tt tt tt

- Tổng lực ngang tính toán tác dụng lên đáy móng: tt tt tt tt tt tt tt x A B C D E F

Chọn số liệu địa chất để thiết kế móng

Dựa vào mặt cắt địa chất công trình, lớp đất số 2 có trạng thái dẻo cứng, nằm ở độ sâu từ 2.2 m đến 5.6 m Vì vậy, lựa chọn móng nông đặt trên lớp đất này là hợp lý.

Chọn chiều sâu đặt móng Df = 2.2 (m) Chọn hố khoang bất lợi là HKII để tính toán, mực nước ngầm ở độ sâu 3.4 (m)

(kN/m 3 ) C tc (kPa)  tc ' Lớp 1 19.5 16.95 9 o 5'25'' Lớp 2 18.97 27.6 13 o 36' 9.5 Bảng 2.2 Các chỉ tiêu của lớp đất 1 và lớp đất 2

Xác định sơ bộ kích thước móng băng (L, b)

Với góc ma sát trong  = 13 o 36’ tra bảng 14 TCVN 9362-2012 ta được:

II tc II f II II

+ Vì dưới đáy móng có mực nước ngầm cách đáy móng 1.2 (m) nên để tính II dưới đáy móng, ta kiểm tra ảnh hưởng của mực nước ngầm o o b

→ Có sự ảnh hưởng của mực nước ngầm

 =  +   −  = +  − SVTH: NGUYỄN CÔNG HUY – MSSV: 1812378 81

Từ điều kiện ổn định nền: tc tc tc 2 tb f II tc

Kiểm tra ổn định nền theo cường độ (TTGH I)

Tính nền theo sức chịu tải xuất phát từ điều kiện: N tt d tc k

Hệ số độ tin cậy k tc do cơ quan thiết kế quy định phụ thuộc vào tính chất quan trọng của nhà hoặc công trình, cũng như ý nghĩa của chúng khi khai thác tối đa sức chịu tải của nền Mức độ nghiên cứu điều kiện đất đai cũng ảnh hưởng đến giá trị này, với k tc được lựa chọn tối thiểu là 1.2, thường sử dụng k tc = 1.5 cho các công trình quan trọng.

Tổng tải trọng tính toán trên nền: tt tt d tb f

Sức chịu tải của nền:  =  b l (A I    +b I B I D f    * I D I c ) I Trong đó:

+ Các hệ số AI, BI, DI được tính như sau:

 = (Tra biểu đồ để xác định hệ số sức chịu tải TCVN 9362:2012) o I tt tt d q o

(Tra biểu đồ xác định hệ số độ nghiêng tải trọng TCVN 9362-2012) q c n 1 0.25 / n 1.01 n 1 1.5 / n 1.08 n 1 0.3 / n 1.02

=   =  → Thỏa điều kiện cường độ

Kiểm tra ổn định nền khi còn làm việc trong giai đoạn đàn hồi (TTGH II)

II tc II f II II

=     +   +  = (kN/m 2 ) tc tc tc max 2 tb f 2

SVTH: NGUYỄN CÔNG HUY – MSSV: 1812378 83 tc tc tc min 2 tb f 2

= 185.83 (kN/m 2 ) tc tc tb tb f

= +   = +    (kN/m 2 ) tc tc max II tc min tc tc tb II p 188.98 1.2 R 272.34 p 185.83 0 p 187.4 R 226.95

→ Thỏa điều kiện ổn định.

Kiểm tra lún theo quan hệ e-p

Hình 2.3 Chia lớp phân tố tính lún

Tính lún theo phương pháp tổng lớp phân tố: n

SVTH: NGUYỄN CÔNG HUY – MSSV: 1812378 84 Áp lực gây lún tại tâm đáy móng: tc tc gl tb 1 f

Chia đất dưới đáy móng thành các lớp phân tố có chiều dày hi = 0.6 m

Tính độ lún s1 của lớp phân tố 1:

+ Phân lớp 1 có chiều dày hi = 0.6m, độ sâu 2.2m – 2.8m, khoảng cách từ đáy móng đến giữa lớp phân tố 1 là z1 = 0.3m

+ Ứng suất tại giữa lớp phân tố 1 trước khi đặt móng (do TLBT gây ra): tc tc 1

=   +   =  +  = (kN/m 2 ) + Ứng suất do tải trọng ngoài gây ra: o l / b 27.25 / 1.5 18.167

+ Ứng suất tại giữa lớp phân tố 1 sau khi đặt móng:

+ Hệ số rỗng của lớp đất 1 trước và sau khi lún, được xác đinh dựa trên quan hệ e – p của HK2-1 (1.8m - 2.0m):

+ Độ lún của lớp phân tố 1:

Xác định e từ p của các lớp phân tố dựa trên quan hệ e – p của các hố khoang sau:

Hình 2.4 Quan hệ e -p của mẫu HK2-1

Tính tương tự độ lún s cho các lớp phân tố còn lại, ta có bảng số liệu sau: lớp hi độ sâu zi l/b z/b Ko gl p1i p2i e1i e2i si

Bảng 2.3 Giá trị độ lún s của các lớp phân tố từ 1 đến 10

Lớp phân tố 10 thuộc lớp đất số 3 là đất sét màu nâu đỏ - xám trắng, có trạng thái dẻo cứng, được coi là đất tốt Khi giá trị p 1i đạt hoặc vượt quá 5 gl, quá trình tính lún sẽ được ngừng lại.

Tổng độ lún tại tâm đáy móng: s=s i =7.852 cm < [s] = 8 cm

→ Móng thỏa điều kiện lún.

Xác định kích thước tiết diện móng và kiểm tra điều kiện xuyên thủng

7.1/ Chọn sơ bộ kích thước tiết diện:

• Xác định sơ bộ tiết diện cột: tt max 2 c 3 b

 =  → Chọn sơ bộ bc = 30 cm; hc = 40 cm

• Chiều cao dầm móng hd: d i max

→ Chọn chiều cao dầm móng hd = 0.8 (m)

• Bề rộng dầm móng bd: d d d c b [0.3 0.6] h [0.3 0.6] 0.8 [0.24 0.48] b b 0.1m 0.3 0.1 0.4m

→ Chọn bề rộng dầm móng bd = 0.4 (m)

• Chiều cao bản móng Hm:

- Dựa vào điều kiện bản không đặt cốt đai (mục 6.2.3.4 – TCVN 5574 : 2018):

 = với  b3 (1+  n )R bh bt o M2.5R bh bt o

Thiên về an toàn lấy Q  b3 (1+  n )R bh bt o =0.6R bH bt mo , trong đó:

+  = b3 0.6 đối với bê tông nặng

+  n xét ảnh hưởng của lực dọc kéo, nén; trong bản móng không có lực dọc nên lấy  n = 0

- Xét 1m chiều dài bản móng: tt d max(net) bt mo p b b 1m 0.6 R 1 H

 −      với tt tt tt dy max(net) 2 2

  (kN/m 2 ) tt d 3 mo max(net) bt b b 1.5 0.4

(Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ a = 7 cm)

• Chiều cao bản cánh móng hc chọn theo cấu tạo hc = 0.2 m

Hình 2.8 Kích thước tiết diện móng

7.2/ Kiểm tra điều kiện xuyên thủng của bản cánh móng:

Xét phần móng dưới cột C chịu tải trọng lớn nhất N tt = 1246 (kN) có bề rộng b = 1.5m và chiều dài L 2 L 3 5.1 5.8 l 5.45 (m)

= + = + = → Lấy l = 5.8 (m) tính toán như móng đơn chịu tải lệch tâm tt tt tt dy C C

M =M +H  =h 109 92 0.8 182.6 (kNm)+  Xét cân bằng lực của mặt tháp xuyên nguy hiểm: tt tt tt dy max(net) 2 2

  (kN/m 2 ) tt tt tt dy min(net) 2 2

1(net ) min(net ) max(net ) min(net ) o l h 2 h p p p p

Lực xuyên thủng: tt tt tt

1(net) max(net) c o 1(net) o xt p p l h 2h p 164.93 5.8 0.4 2h

Lực chống xuyên thủng: cx bt c o o o o

Dựa vào điều kiện xuyên thủng: xt cx o

Vậy chiều cao móng h = 0.8 m thỏa điều kiện xuyên thủng.

Tính toán và bố trí cốt thép trong vĩ móng băng

Hình 2.9 Số thanh thép bố trí trong móng băng

8.1/ Thép theo phương cạnh ngắn:

Thanh thép số 4: thép chịu moment uốn trong cánh móng băng

Lấy giá trị moment uốn MI-I căng thớ dưới tại mặt cắt ngàm I-I để tính thép với tiết diện hình chữ nhật 1m×Hm

• Moment tại mặt cắt ngàm: tt 2 2

Chọn ỉ10 cú as = 78.54 mm 2 để bố trớ → Số thanh ns = 2.7 (chọn ns = 4)

 Chọn thộp bố trớ ỉ10@200 để bố trớ

8.2/ Thép theo phương cạnh dài:

Thanh thép số 5: thép cấu tạo, giữ thanh thép số 4 chịu lực Chọn bố trí cấu tạo ỉ10@200

Tính toán và bố trí cốt thép trong dầm móng băng

9.1/ Sử dụng phần mềm SAP2000 để xác định nội lực trong dầm móng băng

Khai báo sơ đồ dầm móng băng với các kích thước đã có như trên hình vẽ

Khai báo tải trọng N , M (bỏ qua i tt tt i H ) tại các nút là các chân cột i tt

Nền đất dưới móng được khai báo bằng các lò xo có độ cứng Ki:

- Hệ số nền theo phương đứng: gl z p 144.5

- Độ cứng lò xo thứ 1 và n:

- Độ cứng từ lò xo thứ 2 đến thứ n-1:

Hình 2.11 Biểu đồ lực cắt Q

PT Điểm Q M PT Điểm Q M PT Điểm Q M kN kNm kN kNm kN kNm

Bảng 2.4 Kết quả nội lực từ SAP2000

Từ các giá trị Moment ở bảng 2.4 ta chọn ra các giá trị moment lớn nhất ở tại các chân cột và các nhịp để tính toán thép

Bảng 2.5 Giá trị Moment tại các mặt cắt bất lợi nhất

9.2/ Tính toán cốt thép trong dầm móng băng:

• Thanh thép số 1: Thép dọc chịu moment căng thớ trên trong dầm móng băng

Với moment căng thớ trên nên vùng bê tông ở phần dưới chịu nén Ta tính toán với tiết diện hình chữ T lật ngược

Hình 2.12 Giá trị Moment tại các mặt cắt bất lợi nhất

- Kiểm tra điều kiện của trục trung hòa: Chọn agt = 7 cm = 0.07 m → ho = h – agt = 0.8 – 0.07 = 0.73 m

Vì Mf > Mmax nên trục trung hòa đi qua cánh → Tính toán như tiết diện hình chữ nhật lớn có kích thước b×h = 1.5m×0.8m

- Tính thép cho mặt cắt 2-2 có M2-2 = 436.59 (kNm)

+ Chọn agt = 7 cm = 0.07 m → ho = h – agt = 0.8 – 0.07 = 0.73 m

→ Chọn 2ỉ25 + 3ỉ20 cú As(chọn) = 1924.23 (mm 2 )

- Kiểm tra khả năng chịu lực cho mặt cắt 2-2 với As = 1924.23 (mm 2 )

+ Chọn lớp bê tông bảo vệ 50 mm, tính được atính = 80 (mm) → ho = h – atính = 0.8 – 0.08 = 0.72 m

 = − - Tính toán tương tự cho các mặt cắt còn lại ta được bảng tổng hợp sau:

Bảng 2.6 Chọn cốt thép số 1 và kiểm tra khả năng chịu lực tại các mặt cắt

• Thanh thép số 2: Thép dọc chịu moment căng thớ dưới trong dầm móng băng

Để tính toán cốt thép cho dầm móng băng, cần lấy giá trị moment căng thớ dưới Cánh móng băng chịu kéo, do đó, thép sẽ được thiết kế với tiết diện hình chữ nhật có kích thước 0.4m × 0.8m.

- Tính thép cho mặt cắt 5-5 có M5-5= 542.65 (kNm)

+ Chọn agt = 10 cm = 0.1 m → ho = h – agt = 0.8 – 0.1 = 0.7 m

→ Chọn 2ỉ25 + 3ỉ25 cú As(chọn) = 2454.4 (mm 2 )

- Kiểm tra khả năng chịu lực cho mặt cắt 5-5 với As = 2454.4 (mm 2 )

+ Chọn lớp bê tông bảo vệ 50 mm, tính được atính = 83 (mm) → ho = h – atính = 0.8 – 0.083 = 0.717 m

 = − SVTH: NGUYỄN CÔNG HUY – MSSV: 1812378 99

- Tính toán tương tự cho các mặt cắt còn lại ta được bảng tổng hợp sau:

Bảng 2.7 Chọn cốt thép số 2 và kiểm tra khả năng chịu lực tại các mặt cắt

• Thanh thép số 3: Thép đai chịu lực cắt trong dầm móng băng, được tính theo mục 8.1.3 của TCVN 5574:2018

Lực cắt lớn nhất trong dầm móng băng Qmax = 630.71 (kN)

- Kiểm tra khả năng chịu cắt của tiết diện bê tông: b,1 bt o

Q =0.5R bh =0.5 1.05 0.4 (0.8 0.086) 149.94 (kN)   − Qb,1 < Qmax → Tiết diện không đủ khả năng kháng cắt, cần phải tính cốt ngang cho dầm

- Kiểm tra khả năng chống nén vỡ của bê tông dưới tác dụng của ứng suất nén chính: max b,1 b o

Q c0.71 (kN)  R bh =0.3 14.5 0.4 (0.8 0.0086) 1242.36 (kN)   − → Bê tông thành dầm không bị nén vỡ dưới tác dụng của ứng suất nén chính

+ Chọn sơ bộ cốt đai ỉ10, 2 nhỏnh (n = 2), swc = 100mm, Asw = 157.08 mm 2

+ Xác đinh chiều dài hình chiếu đứng của tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất, là tiết diện có Qb + Qsw nhỏ nhất

→ =  =   Thỏa điều kiện ho = 0.714 (m) < Ccrit = 0.9867 (m) < 2ho = 1.428 (m)

+ Khả năng chịu cắt của tiết diện bê tông cốt thép theo tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất:

= = Thỏa 0.5×Rbt×b×ho = 149.94 (kN) < Qb = 260.27 (kN) < 2.5×Rbt×b×ho t9.7 (kN) + Khả năng chịu cắt của cốt đại theo tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất: sw sw sw

=  =    + Khả năng kháng cắt của dầm theo tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất:

Qb + Qsw = 325.50 + 325.48 = 650.98 (kN) > Qmax = 630.71 (kN)

→ Vậy tiết diện thiết kế đủ khả năng kháng cắt

- Bố trớ ỉ10a100 cho đoạn L/4 đầu dầm

- Đoạn L/4 giữa dầm chọn bước cốt đai theo cấu tạo: s = min(500mm; 0.75ho) = min(500mm; 0.75×714mm) = min(500mm; 536 mm)

→ Chọn ỉ10a300 bố trớ cho đoạn L/2 giữa dầm

• Thanh thép số 4: Thép chịu moment uốn trong cánh móng băng (đã tính ở mục

• Thanh thép số 5: Thép cấu tạo giữ thanh thép số 4 chịu lực (đã chọn cấu tạo ở mục 8.2 trang 89)

Thanh thép số 6 đóng vai trò quan trọng trong việc cốt giá và cấu tạo, giúp duy trì sự ổn định cho thanh thép số 3, ngăn chặn hiện tượng phởnh ngang khi dầm có chiều cao lớn Để đảm bảo hiệu quả, nên chọn cấu tạo 2ỉ12 bố trí ở giữa dầm.

Bảng 2.17 Giá trị Moment tại các mặt cắt bất lợi nhất.

Cắt và cốt thép trong dầm móng băng

- Nối 2ỉ25 với 2ỉ25 (thanh số 1 với 11) của thộp phớa trờn tại gối C và D

- Nối 2ỉ25 với 2ỉ25 (thanh số 2 với 12) của thộp phớa dưới tại nhịp BC và DE

• Chiều dài neo cơ sở: 0,an s s bond s

• Chiều dài nối chồng: lap 2 0,an s,cal s,ef

→ Chọn chiều dài nối chồng cốt thép Llap = 750 (mm)

THIẾT KẾ MÓNG CỌC

Chọn thông số về cọc, bê tông và cốt thép làm cọc

3.1/ Chọn chiều sâu đài móng D f :

Chọn chiều sâu đài móng Df = 2.1 m

Chọn chiều cao đài móng h = 1.2 m

3.2/ Chọn chiều dài cọc và sơ bộ cốt thép theo chiều dài cọc:

• Chọn cọc bê tông cốt thép đúc sẵn:

- Đoạn cọc giữ nguyên neo vào đài: 0.1 m

- Đoạn đầu cọc đập lấy thép neo vào đài ≥ 40D = 40×16 = 0.64m (với D là đường kính thép dọc chịu lực trong cọc) → Chọn 0.8 m

- Chiều dài đoạn mũi lmũi = 0.4 (m)

- Chiều dài tính toán của cọc Ltt = 24.2 – 2.1 = 22.1 (m)

→Chiều dài thực tế Lt.tế = 22.1 + (0.8 + 0.1) + 0.4 = 23.4 m chia thành 2 đoạn 11.5m + 11.9m cho đoạn cọc mũi

• Chọn kích thước tiết diện ngang của cọc:

100 d 234 mm d  → 100= 100 → Chọn cọc có tiết diện hình vuông 350×350 (d = 350mm = 0.35m)

• Thép dọc chịu lực trong cọc có D ≥ 14mm và hàm lượng  ≥ 0.8%:

Chọn 8ỉ16 cú As = 1608.5 mm 2 và A s 1608.5

3.3/ Chọn loại bê tông và cốt thép thiết kế:

- Cường độ tính toán chịu nén của bê tông Rb = 14.5 MPa

- Cường độ tính toán chịu kéo của bê tông Rbt = 1.05 MPa

- Module đàn hồi Eb = 30000 MPa

- Cường độ tính toán của cốt thép khi chịu kéo Rs = 260 MPa

- Cường độ chịu kéo của cốt thép ngang Rsw !0 MPa

- Module đàn hồi Es = 200000 MPa

- Cường độ tính toán của cốt thép khi chịu kéo Rs = 350 MPa

- Cường độ chịu kéo của cốt thép ngang Rsw (0 MPa

- Module đàn hồi Es = 200000 MPa

Tính sức chịu tải cực hạn của cọc theo TCVN 10304:2014

4.1/ Sức chịu tải của cọc theo vật liệu:

- b2 = 1.0 (hệ số điều kiện làm việc của bê tông)

 =   + =    +  SVTH: NGUYỄN CÔNG HUY – MSSV: 1812378 107

4.2/ Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền:

Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý đất nền đối với cọc thi công đóng, ép: Cọc chịu nén: R c,u =   c ( cq b q A b +u cf i i f l )

• c = 1.0 là hệ số điều kiện của cọc trong đất cho cọc chịu nén

Hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc (cq) và trên thân cọc (cf) phản ánh ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc đến sức kháng của đất Đối với cọc ép, đất tại mũi cọc thường là đất dính với chỉ số độ ẩm IL < 0 Theo bảng 4 TCVN 10304:2014, giá trị này cần được tra cứu để đảm bảo tính chính xác trong thiết kế.

• u = 4d = 4×0.35 = 1.4 (m) là chu vi tiết diện ngang thân cọc

• Ab = d 2 = 0.35 2 = 0.1225 (m 2 ) là diện tích tiết diện ngang mũi cọc

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

• qb là cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc, với chiều sâu mũi cọc 24.2 (m) và IL < 0 tra bảng 2 TCVN 10304:2014 ta được qb = 13272 kN/m 2

• fi là cường độ sức kháng trung bình của lớp đất thứ i trên thân cọc, tra bảng 3 TCVN 10304:2014 Kết quả được tổng hợp trong bảng bên dưới:

Lớp Trạng thái cf li zi fi cffili

Bùn sét xám đen, trạng thái nhão

3 Á cát, nâu đỏ, vàng nâu, trạng thái dẻo

4A Sét, nâu đỏ, trạng thái cứng

Bảng 3.4 Tính toán giá trị fi của các lớp đất c,u c cq b b cf i i

4.3/ Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ của đất nền:

Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ đất nền đối với cọc chịu nén: c,u b b i i

• u = 4d = 4×0.35 = 1.4 (m) là chu vi tiết diện ngang thân cọc

• Ab = d 2 = 0.35 2 = 0.1225 (m 2 ) là diện tích tiết diện ngang mũi cọc

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

• fi là cường độ sức kháng cắt của lớp đất thứ i trên thân cọc

1 1 v,z 1 1 f = k tan +c với: k 1 = −(1 sin 1 ) OCR 1 = −(1 sin(3.66 )) o  1=0.936

• qb là cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc:

- c = c3 = 45.93 (kN/m 2 ) là lực dính của đất dưới mũi cọc

- Với  = 3 = 15.98 o tra bảng theo Vesic ta được: Nc ’= 11.63 và Nq ’= 4.34

 Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ đất nền đối với cọc chịu nén:

4.3/ Sức chịu tải của cọc theo thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT:

(Theo công thức của viện kiến trúc Nhật Bản) c,u b b s,i s,i c,i c,i

- Mũi cọc nằm trong lớp đất dính nên qb = 9cu = 9×6.25×NSPT với NSPT là chỉ số

SPT trung bình trong khoảng 1d dưới và 4d trên mũi cọc → NSPT = 15

- Cường độ sức kháng trên đoạn cọc nằm trong lớp đất dính thứ i: f c,i =  p L u,i f c

Hệ số điều chỉnh cho cọc đóng, ký hiệu là αp, phụ thuộc vào tỷ lệ giữa sức kháng cắt không thoát nước của đất dính cu và trị số trung bình của ứng suất pháp hiệu quả thẳng đứng, được xác định theo Hình G.2 trong TCVN 10304:2014.

+ fL là hệ số điều chỉnh theo độ mảnh h/d của cọc đóng, xác định theo Hình G.2

Nc,1 = (0 + 0 + 0 + 1 + 1)/5 = 0.4 → Chọn Nc,1 = 1 cu,1 = 6.25×1 = 6.25 (kN/m 2 ) p u,1 ' p v,z c 6.25

Nc,2 = (10 + 10 + 11 + 11)/4 = 10.5 → Chọn Nc,2 = 11 cu,2 = 6.25×11 = 68.75 (kN/m 2 ) p u,2 ' p v,z c 68.75

Xác định sức chịu tải cực hạn của cọc R c,u

Các loại sức chịu tải cực hạn đã tính toán cho kết quả như sau:

- Sức chịu tải theo vật liệu làm cọc: PVL = 2522.7 (kN)

- Sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý: Rc,u = 2423.4 (kN)

- Sức chịu tải theo chỉ tiêu cường độ: Rc,u = 1083.2 (kN)

- Sức chịu tải theo kết quả xuyên tiêu chuẩn: Rc,u = 1118.4 (kN)

→ Chọn giá trị sức chịu tải cực hạn nhỏ nhất Rc,u = 1083.2 (kN) để tính toán

Xác định sức chịu tải thiết kế của cọc R c,d

k là hệ số tin cậy theo đất, với móng cọc đài thấp có đáy đài nằm trên lớp đất biến dạng lớn, móng có từ 6 – 10 cọc có k = 1.65

Nhận thấy sức chịu tải theo vật liệu PVL = 2522.7 (kN) > Rc,d = 656.48 (kN)

Xác định số lượng cọc và bố trí cọc trong móng

= =  → Chọn sơ bộ số lượng cọc np = 8 cọc

• N tt = 3038 (kN) là tải trọng tính toán của công trình tác dụng lên móng

• Rc,d = 656.48 (kN) là trị tính toán sức chịu tải trọng nén của cọc

• k là hệ số kể đến trọng lượng bản thân đài, đất trên đài và sự lệch tâm của đài móng

Bố trí cọc trong đài

Hình 3.1 Mặt bằng bố trí cọc

- Xác đinh tiết diện cột: tt c 3 b kN 1.2 3038

- Bố trí cọc trong đài:

• Chọn khoảng cách giữa các tâm cọc theo phương x là 4d với d = 0.35 (m)

• Chọn khoảng cách giữa các tâm cọc theo phương y là 3d với d = 0.35 (m)

• Chọn khoảng cách từ tâm cọc đến mép đài là d = 0.35 (m)

• Số cọc trong móng np = 8 cọc

• Từ việc bố trí cọc như trên ta xác định được kích thước đài móng:

Kiểm tra tải trọng tác dụng lên đầu cọc

- Điều kiện kiểm tra max c,d min

• Rc,d = 656.48 (kN) là sức chịu tải thiết kế của cọc

• Pmax là áp lực lớn nhất tác dụng xuống cọc

• Pmin là áp lực nhỏ nhất tác dụng xuống cọc

- Lực tác dụng lên cọc thứ i: tt tt tt dy i dx i i 2 2 p i i

• Số cọc trong đài móng np = 8

• M tt dy =M tt y +H h tt x 2 114 1.2+  (8.8 (kNm)

• M tt dx =M tt x +H h tt y 3 118 1.2+  '4.6 (kNm)

• xi, yi là tọa độ tâm cọc thứ i so với tâm nhóm cọc, tâm nhóm cọc trùng với tâm cột

Cọc xi xi 2 yi xi 2 Pi

Bảng 3.5 Giá trị lực tác dụng lên các cọc

- Điều kiện sức chịu tải cọc đơn:

Pimax = P3 = 525.77 (kN) < Rc,d = 656.48 (kN) → Thỏa

Pimin = P6 = 346.92 (kN) > 0 → Cọc không bị nhổ.

Kiểm tra cọc chịu tải trọng ngang

10.1/ Xác đinh nội lực do tải trọng ngang dọc theo thân cọc:

Lực cắt lớn nhất tác dụng xuống móng: H tt y 8(kN), như vậy lực cắt tác dụng lên một cọc là: H1 = H / 8 = 118 / 8 = 14.75 (kN) tt y

Hệ số biến dạng  = bd 0.732 (đã tính ở mục 4 trang 102)

Chiều sâu tính đổi: l e =  bd l=0.732 22.1 16.18 = (m)

Từ le ta tra được các hệ số không thứ nguyên Ao, Bo, Co: o o o

Chuyển vị ngang của cọc do lực đơn vị Ho = 1 gây ra:

Chuyển vị ngang của cọc do lực đơn vị Mo = 1 gây ra:

Góc xoay của cọc do lực đơn vị Ho = 1 gây ra:

Moment uốn và lực cắt của cọc tại cao trình mặt đất:

Chuyển vị ngang yo và góc xoay o tại cao trình mặt đất:

Chuyển vị ngang và góc xoay của cọc tại cao trình đáy đài:

Trong công thức trên lo là khoảng cách từ đáy đài đến mặt đất, với móng cọc đài thấp nên lo = 0, do vậy:

 =  Áp lực tính toán z (kN/m2); moment uốn Mz (kNm) và lực cắt Qz (kN) trong các tiết diện cọc như sau: o o o z e o 1 1 2 1 3 1 bd bd bd b bd b

Các giá trị được thể hiện ở bảng bên dưới:

Bảng 3.6 Giá trị Moment dọc theo thân cọc

Hình 3.2 Biểu đồ Moment dọc theo thân cọc

Bảng 3.7 Giá trị lực cắt dọc theo thân cọc

Hình 3.3 Biểu đồ lực cắt dọc theo thân cọc

Bảng 3.8 Giá trị áp lực ngang dọc theo thân cọc

Hình 3.4 Biểu đồ áp lực ngang dọc theo thân cọc

10.2/ Kiểm tra khả năng chịu uốn của cọc: Điều kiện kiểm tra: Mzmax ≤ [M]

Tại độ sâu z = 1.78 m kể từ đáy đài (thuộc lớp đất số 1) có Mzmax = 15.5 kNm;

Kiểm tra khả năng chịu uốn của cọc đã chọn với tiết diện 35 × 35 (cm), thép dọc 816 có As = 16.085 cm 2 Bê tông cấp độ bền B30 có Rb = 17000 kN/m 2

Ta có a = 38 (mm) → ho = h – a = 350 – 38 = 312 (mm) = 31.2 (cm)

Lượng thép dọc chịu uốn: 316 có As = 6.032 cm 2 = 0.0006032 m 2

→ Khả năng chịu uốn của cọc:  M = R bhb 2 o b.12 kNm

Vậy Mzmax = 15.5 kNm < [M] = 62.12 kNm →Thỏa mãn điều kiện

10.3/ Kiểm tra ổn định nền xung quanh cọc: Điều kiện kiểm tra: zmax ≤ [z]

Tại độ sâu z = 1.23 m kể từ đáy đài (thuộc lớp đất số 1) có zmax = 5.40 kN/m 2 ;

Tính toán áp lực ngang lớp nhất cho phép với các thông số:

- Lớp đất 1 có c1 = 5.39 kN/m 2 và 1 = 3.66 o

- Tại độ sâu 3.33 m (kể từ mặt đất) có:

1 = 1 cho mọi trường hợp trừ công trình chắn đất, chắn nước lấy bằng 0.7

2 là hệ số xét đến ảnh hưởng của phần tải trọng thường xuyên trong tổng tải trọng chọn bằng 0.4

 = 0.6 cho cọc nhồi và cọc ống, lấy bằng 0.3 cho các cọc còn lại

=     +  Như vậy: zmax = 5.40 kN/m 2 ≤ [z] = 6.28 kN/m 2

→ Thỏa mãn điều kiện áp lực ngang dọc theo thân cọc.

Kiểm tra cọc khi vận chuyển và lắp dựng, tính toán móc cẩu

11.1/ Kiểm tra cọc khi vận chuyển và lắp dựng:

Hình 3.5 Biểu đồ nội lực khi vận chuyển và lắp dựng cọc

- Bố trí móc ở vị trí cách đầu cọc 0.3L, lúc này giá trị Moment uốn lớn nhất ứng với 2 sơ đồ khi vận chuyển và lắp dựng là: Mmax = 0.045qL 2

L = 11.9 (m) là chiều dài đoạn cọc mũi; qo là trọng lượng bản thân cọc: q o =    =d d 0.35 2 25=3.0625 (kN/m)

Khi cẩu cọc tạo ra lực đập là q = 1.5qo = 1.5 × 3.0625 = 4.59 (kN/m)

- Moment uốn lớn nhất: Mmax = 0.045qL 2 = 0.045×4.59×11.9 2 = 29.25 (kNm)

- Khả năng chịu uốn của cọc đã tính trong phần cọc chịu tải trong ngang có

Như vậy: Mmax = 29.25 (kNm) < [M] = 62.12 (kNm)

→ Cột đủ khả năng chịu lực trong quá trình vận chuyển và lắp dựng

- Trọng lượng tính toán của cọc: P c tt =qL=4.59 11.9 T.621(kN)

- Diện tích cốt thép móc cẩu yêu cầu: tt mc c 2 2 s s

= = = → Chọn múc cẩu cú ỉ = 16 (mm) với A mc s =2.01 cm 2

Kiểm tra cọc làm việc theo nhóm

Kiểm tra sự làm việc của cọc trong nhóm theo biểu thức:

Rnhóm = npRc,d ≥ N tt d tt tt d f d

Hệ số nhóm  tính theo công thức Labarre:

= −        Trong đó: d = 0.35 (m) cạnh cọc s = 1.05 (m) là khoảng cách giữa tâm các cọc n1 = 3 là số hàng cọc, n2 = 8/3 là số cọc trong một hàng

→ Móng thỏa mãn điều kiện làm việc theo nhóm.

Kiểm tra ổn định nền dưới đáy móng khối quy ước

(Trường hợp cọc đi qua lớp đất yếu bên trên và lớp đất tốt bên dưới)

13.1 Xác định kích thước của móng khối quy ước:

Cạnh của đáy móng khối quy ước:

Với B1, L1 là khoảng cách giữa 2 mép ngoài cùng của 2 cột biên

Hình 3.6 Xác định kích thước móng khối quy ước

13.2 Kiểm tra ổn định nền dưới đáy móng khối quy ước: Điều kiện kiểm tra ổn định nền: tc tc tb II tc max II min p R p 1.5R p 0

II tc qu II f II II

• m1 = 1.2 – đáy móng khối quy ước là sét có IL < 0

• ktc = 1.0 – các chỉ tiêu cơ lý của đất xác định bằng thí nghiệm trực tiếp

•  cII, I thuộc lớp đất 4A dưới đáy móng khối quy ước  =  kN/m 3 ; cII = 47.98 kN/m 2 ; I = 16.37 o

• Từ I = 16.37 o tra bảng ta được A = 0.37; B = 2.49; D = 5.05

=    +  +  = kN/m 2 tc tc tt qu qu qu tb tc qu qu qu qu qu

• N tt qu =N tt + n tbD Ff qu +n ( )i il Fqu +n W np p

→ N tt qu = 3038.00 + 3179.21 + 11002.70 + 700.50 = 17920.41 kN tt tb qu tc qu qu

→ = =   (kN/m 2 ) tc tc tc qu xqu yqu tc max min qu y x

• tt tt tc x y xqu qu

• tt tt tc y x yqu qu

→ =    =  (kN/m 2 ) tc tb tc max tc min p 295.93 1024.4 p 372.69 1.5 1024.4 p 219.17 0

Thỏa điều kiện ổn định nền dưới đáy MKQƯ

Kiểm tra độ lún của móng

Tính lún theo phương pháp tổng lớp phân tố: n

  + Áp lực gây lún tại tâm đáy móng: tc * * gl tb II f p =p −  D )5.93 203.97− 96(kN/m 2 )

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

Tính độ lún s1 của lớp phân tố 1:

+ Phân lớp 1 có chiều dày hi = 1.0m, độ sâu 24.2m – 25.2m, khoảng cách từ đáy móng đến giữa lớp phân tố 1 là z1 = 0.5m

+ Ứng suất tại giữa lớp phân tố 1 trước khi đặt móng (do TLBT gây ra):

+ Ứng suất do tải trọng ngoài gây ra: qu qu o qu

+ Ứng suất tại giữa lớp phân tố 1 sau khi đặt móng:

+ Hệ số rỗng của lớp đất 1 trước và sau khi lún, được xác đinh dựa trên quan hệ e – p của HK1-11 (23.8m – 24.0m):

+ Độ lún của lớp phân tố 1:

Ta xác định e từ p của các lớp phân tố dựa trên quan hệ e – p của các HK sau:

Hình 3.4 Quan hệ e-p của mẫu HK1-11 (23.8m – 24.0m)

Tính tương tự độ lún s cho các lớp phân tố còn lại, ta có bảng số liệu sau:

Phân lớp hi độ sâu zi l/b z/b Ko gl p1i p2i e1i e2i si

Bảng 3.9 Bảng tính lún cho các lớp phân tố từ 1 đến 6

Lớp phân tố 6 thuộc lớp đất số 5 là lớp đất Á cát có màu vàng nâu - xám trắng, với trạng thái dẻo, cho thấy đây là loại đất tốt Khi giá trị p 1i đạt hoặc lớn hơn σ5 gl, chúng ta sẽ ngừng tính lún.

Tổng độ lún tại tâm đáy móng: s=s i =3.206 cm < [s] = 10 cm

→ Móng thỏa điều kiện lún.

Kiểm tra chiều cao đài cọc

- Chọn a = 0.2 m là khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu lực đến mép ngoài của bê tông Suy ra chiều cao làm việc của đài: ho = h – a = 1.2 – 0.2 = 1.0 (m)

Với: (hc + 2ho) và (bc + 2ho) là kích thước đáy tháp xuyên theo phương x và y

9d là khoảng cách hai mép ngoài cột biên theo phương x

7d là khoảng cách hai mép ngoài cột biên theo phương y

→ Vậy có 4 cột nằm ngoài tháp xuyên thủng 1, 3, 6, 8

Hình 3.8 Đáy tháp xuyên thủng

- Chiều cao đài cọc phải thỏa điều kiện xuyên thủng: P xt P cx xt 1(net) 3(net) 6(net) 8(net)

• ho = 1.0 m là chiều cao làm việc của tiết diện

• Rbt = 1.15 MPa là cường độ chịu kéo của bê tông

• Hệ số  = 1.0 đối với bê tông nặng

Giá trị trung bình của chu vi đáy trên và đáy dưới tháp xuyên thủng, trong phạm vi chiều cao làm việc của tiết diện, được tính bằng công thức um = 2(hc + bc + 2ho) Cụ thể, với các thông số hc = 0.5m, bc = 0.45m và ho = 1.0m, ta có um = 2×(0.5 + 0.45 + 2×1.0) = 5.9m.

 =  = →h = 1.2 m thỏa điều kiện xuyên thủng.

Tính toán và bố trí cốt thép đài cọc

Xem đài cọc là bản consol có một đầu ngàm và mép cột và đầu kia tự do, với giả thuyết đài tuyệt đối cứng

Hình 3.9 Vị trí mặt cắt ngàm

16.2/ Moment tác dụng lên đài: i i

- M là moment trong đài tại mép cột

- Pi là phản lực đầu cọc thứ I tác dụng lên bản consol

- Li là khoảng cách từ lực Pi đến mép mặt ngàm của bản consol

• Moment tác dụng lên đài theo phương trục x:

• Moment tác dụng lên đài theo phương trục y:

Tính thép cho đài như thanh chịu uốn tiết diện chữ nhật

• Diện tích cốt thép theo phương trục x:

Khoảng cách giữa các thanh thép: I 3500 2 100 a 165

• Diện tích cốt thép theo phương trục y:

Tiêu đề	Đồ Án Nền Móng
Tác giả	Nguyễn Công Huy
Người hướng dẫn	PGS.TS Võ Phán
Trường học	Đại học Bách Khoa
Chuyên ngành	Kỹ thuật xây dựng
Thể loại	đồ án
Thành phố	Thành phố Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	137
Dung lượng	2,43 MB