Tài liệu PHẦN 3: NỀN MÓNG ppt

PHẦN 3: NỀN MÓNG (15%) GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: TS. LÊ XUÂN TÙNG KS. NGUYỄN CÔNG SINH VIÊN THỰC HIỆN: NHÓM 2 1 TRẦN ANH KHOA 2 NGUYỄN ĐỨC 3 HÀ VĂN ĐỒNG  NHIỆM VỤ: - GIỚI THIỆU ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH. - CÁC GIẢI PHÁP CỌC. - PHƯƠNG ÁN MÓNG. Quảng Ngãi, tháng 07 năm 2012 I. Đánh giá đặc điểm công trình: 1. Đặc điểm và vị trí xây dựng công trình: a. Vị trí: - Công trình Trường Đại Học Phạm Văn Đồng được xây dựng trên địa bàn, P. Nghĩa lộ - TP. Quảng Ngãi – Tỉnh Quảng Ngãi. - Công trình được thiết kế bao gồm 4 tầng và 1 mái mặt bằng công trình trải dài, tổng chiều cao là 21.7m b. Kết cấu: Sơ đồ kết cấu chịu lực là sơ đồ khung, khung chịu lực, sàn BTCT đổ toàn khối. dày 10cm. Tiết diện cột ngàm vào đất là bxh: 300x500 và 200x300 Do công trình có chiều cao lớn, thuộc loại nhà công cộng nên tải trọng tác dụng xuống móng lớn. Khi tính toán nền móng theo TTGH II, cần khống chế độ lún gới hạn và độ lún lệch giới hạn của công trình để có thể sử dụng công trình một cách bình thường, và để nội lực bổ sung do sự lún không đều của nền gây ra trong kết cấu siêu tĩnh không quá lớn để kết cấu khỏi hang và đẻ đảm bảo mĩ quan của công trình.      ∆≤∆ ≤ gh gh SS SS Theo TCXD 205 - 1998 (Bảng 3-5 sách "Hướng dẫn đồ án Nền & Móng") đối với khung bê tông cốt thép có tường chèn thì: - Độ lún tuyệt đối giới hạn: S gh = 8 cm. - Độ lún lệch tương đối gới hạn ∆S gh = 0,001. II. Điều kiện địa chất công trình: Theo ‘Báo cáo kết quả địa chất công trình của trường ĐH Phạm Văn Đồng Tỉnh Quảng Ngãi’ giai đoạn phục vụ thiết kế kỹ thuật: khu đất xây tương đối bằng phẳng, được khảo sát bằng phương pháp xuyên tiêu chẩn (SPT). Từ trên xuống dưới gồm các lớp đất có chiều dày ít thay đổi trong mặt bằng. - Lớp 1: Đất đắp sét pha màu xám nâu, trạng thái dẻo mềm, kết cấu không đồng nhất. - Lớp 2: Sét màu xám nâu, đốm đen, trạng thái dẻo cứng có bề dày trung bình 2m. - Lớp 3: Cát pha màu xám tro, xám ghi, trạng thái dẻo có bề dày trung bình 2.6m. - Lớp 4: Cát hạt nhỏ có bề dày trung bình 28m. - Lớp 5: Sét pha màu xám nâu, trạng thái dẻo mềm có bề dày trung bình 2.5m. - Lớp 6: Cuội sỏi chiều dày chưa kết thúc trong phạm vi hố khoan sâu 45m. Mực nước ngầm gặp ở độ sâu là 2.5m kể từ mặt đất tự nhiên.Cốt ngoài nhà -0,45m Bảng chỉ tiêu cơ lý và kết quả thí nghiệm hiện trường các lớp đất như trong bảng Lớp đất Tên đất γ (kN/m 3 ) γ h (kN/m 3 ) W (%) W L (%) W P (%) ϕ II O c II (kPa) E (kPa) N 30 C u (kPa) 1 Đất lấp 17,0 - - - - - - - - - 2 Sét 18,5 27,2 32,6 41,9 25,9 20 0 29,4 12550 8 57,12 3 Cát pha 17,1 26,7 25,1 26,6 20,6 15 0 13 6730 10 71,4 4 Cát hạt nhỏ 19,2 26,8 19,7 - - 35 0 - 17000 39 278,46 5 Sét pha 18,0 27,1 33,3 39,6 24,4 22 23,3 7040 7 49,98 6 Cuội sỏi 19,5 25 19 - - 38 - 30000 100 1085,28 III. Đánh giá điều kiện địa chất công trình: Để tiến hành lựa chọn giải pháp nền móng và độ sâu chôn móng cần phải đánh giá tính chất xây dựng của các lớp đất. 1. Xác định các chỉ tiêu cơ lý: 1. Lớp đất 1: Đất đắp sét pha màu xám nâu, trang thái dẻo mềm, kết cấu không đồng nhất có chiều dày trung bình 1m không đủ khả năng chịu lực để làm nền móng cho công trình, phải bóc qua lớp này và phải đặt móng vào lớp có đủ khả năng chịu lực. do mực nước ngầm ở dưới nên không cần kể đến hiện tượng dẩy nổi. 2. Lớp đất 2: Sét màu xám nâu, đốm đen, trạng thái dẻo cứng có bề dày trung bình 2m 32,6 25,5 0,444 41,9 25,9 P L L P W W I W W − − = = = − − 0,25 < I L < 0,5 ⇒ nên đất ở trạng thái dẻo cứng Có mô đun biến dạng E = 12550 (kPa) ⇒ khả năng chịu lực khá. - Hệ số rỗng: (1 0,01. ) 27,2.(1 0,01.32,6) 1 1 0,95 18,5 h W e γ γ + + = − = − = - Trọng lượng riêng đẩy nổi: γ đn (2) = 3 27,2 10 8,821( / ) 1 1 0,95 s n kN m e γ γ − − = = + + 3. Lớp đất 3: Cát pha màu xám tro, xám ghi, trạng thái dẻo có bề dày trung bình 2,6m. - Độ sệt 25,1 20,6 0,75 26,6 20,6 P L L P W W I W W − − = = = − − 0 < I L < 1 ⇒ nên đất ở trạng thái 3 ở trạng thái dẻo. - Mô đun biến dạng E = 6730 (kPa) khả năng chịu lực trung bình. - Hệ số rỗng: h γ γ + + = − = − = (1 0,01.W) 26,7.(1 0,01.25,1) e 1 1 0,953 17,1 - Trọng lượng riêng đẩy nổi: γ đn (3) = 3 26,7 10 8,55( / ) 1 1 0,953 h n kN m e γ γ − − = = + + 4. Lớp đất 4: Cát hạt nhỏ có bề dày trung bình 28m - Mô đun biến dạng E = 11000 (kPa) khả năng chịu lực khá. - Hệ số rỗng: (1 0,01. ) 26,7.(1 0,01.23,0) 1 1 0,728 19,0 h W e γ γ + + = − = − = - Trọng lượng riêng đẩy nổi: γ (4) đn = 3 26,7 10 9,66( / ) 1 1 0,728 h n kN m e γ γ − − = = + + 5. Lớp đất 5: Sét pha màu xám nâu, trạng thái dẻo mềm có bề dày trung bình 2.5m. - Độ sệt: 33,3 24,4 0,586 39,6 24,4 P L L P W W I W W − − = = = − − 0,5 < I L < 0,75 ⇒ nền đất ở lớp 4 ở trạng thái dẻo mềm - Hệ số rỗng: (1 0,01. ) 27,1.(1 0,01.33,3) 1 1 1,007 18 h W e γ γ + + = − = − = - Mô đun biến dạng E = 11200 (kPa). (5) 3 27,1 10 8,52( / ) 1 1 1,007 h n dn kN m e γ γ γ − − = = = + + 6. Lớp đất 6: Cuội sỏi chiều dày chưa kết thúc trong phạm vi hố khoan sâu 45m. Hệ số rỗng: (1 0,01. ) 25.(1 0,01.19) 1 1 0,526 19,5 h W e γ γ + + = − = − = 0,55 < e = 0,66 < 0,75 → đất ở trạng thái chặt vừa - Trọng lượng riêng đẩy nổi: (7) 3 25 10 9,83( / ) 1 1 0,526 h n dn kN m e γ γ γ − − = = = + + - Mô đun biến dạng: E = 300000 kPa → cát có khả năng chịu lực tốt. 2. Điều kiện địa chất thủy văn: Mực nước ngầm ở sâu 2.5m so với mặt đất tự nhiên, mặt nước ngầm nằm khá sâu nên bố trí đài móng nằm trên mực nước ngầm. Trụ địa chất công trình γ γ ϕ -0.45 -1.45 -3.45 -6.05 -8.9 -34.05 -36.55 γ γ ϕ γ γ ϕ γ s γ w γ s ϕ 0 γ γ ϕ Ð? T Ð? P Ð? T SÉT XÁM NÂU CÁT PHA CÁT H? T NH? SÉT PHA CU? I S? I COST T? NHIÊN MNN 1 2 3 4 5 6 IV. Lựa chọn giải pháp nền móng: 1. Loại nền móng: Công trình không có tầng hầm, cốt ± 0,000 là cốt sàn tầng 1. Công trình với quy mô là 5 tầng, nội lực cột tầng 1 lớn, như vậy giải pháp móng cọc là khả thi. Đặc điểm của một số phương án: • Cọc đóng: Ưu điểm: giá thành rẻ, thích hợp với công trình thi công ở khu đất trống trải, biện pháp thi công đơn giản. Dể kiểm tra chất lượng của từng đoạn. Nhược điểm của cọc đóng: gây chấn động với khu vực xung quanh và sức chịu tải của cọc hạn chế. • Cọc ép: Ưu điểm: giá thành rẻ, thích hợp với điều kiện xây chen, không gây chấn đọng lên các công trình xung quanh. Dể kiểm tra chất lượng của từng đoạn cọc được thử dưới lực ép. Xác định sức chịu tải của lực ép qua lực ép cuối cùng. Nhược điểm: kích thước và sức chịu tải của cọc bị hạn chế do tiết diện cọc, chiều dài cọc không có khả năng mở rộng và phát triển do thiết bị thi công cọc bị hạn chế hơn so với các công nghệ khác, thời gian thi công kéo dài. • Cọc nhồi: nếu dùng cọc khoan nhồi, có thể đặt cọc lên lớp đất tốt nằm ở độ sâu lớn cho hệ số an toàn cao. Ưu diểm của cọc khoan nhồi là chiều dài của cọc có thể đạt tới chiều sau hàng trăm mét, do vậy phát huy được triệt để đường kính của cọc và chiều dài cọc. đườn kính cọc lớn làm tăng độ cứng ngang của công trình. Cọc nhồi khắc phục được các nhược điểm như tiến ồn, chấn động ảnh hưởng tới công trình xung quanh. Nhược điểm: giá thành cao, thi công phức tạp, kiểm tra chất lượng cọc gặp nhiều khó khăn. Kết luận: Từ quy mô và phương án kết cấu công trình, chủ yếu chịu lực theo phương đứng của cọc, và nội lực chân cột lớn. Cấu trúc đất thiên nhiên gồm 6 lớp. Trong đó lớp 4 ( lớp cát hạt nhỏ) khả năng chịu lực của lớp đất khá. Với cấu trúc nền đất trên kết hợp với nội lực của chân cột thì phải sử dụng móng cọc là phương pháp tối ưu. Với cọc với tiết diện 30x30cm làm việc theo hai phương ngàm vào đài móng. Các đài liên kết với nhau bởi các giằng móng nhằm tạo độ cứng và giảm ảnh hưởng bất lợi do sự lún lệch giữa các móng. Do khoảng cách giữa hai cột trục là B và C là l=7.5m, do tải trọng ở chân cột khá lớn, diện tích đài khá rộng nên ta chọn phương án móng đỡ cọc là móng đơn. 2. Giải pháp mặt bằng: Do sử dụng phương án móng cọc ép nên mặt bằng móng đơn, kết hợp với hệ dầm móng - Cốt tự nhiên so với cốt nền nhà( cốt 0.000) :cốt -0.450m - Chọn chiều cao đài cọc h đ = 1,2m, Cốt đáy đài cọc so với cốt 0.000 : cốt -2.450m - Chọn cọc dài 7 m . Cốt mũi cọc so với cốt 0.000 là cốt 8,45 m - Chọn sơ bộ giằng móng: ( ) mlh g 75,05,05.7. 10 1 15 1 . 10 1 15 1 ÷=       ÷=       ÷= Chọn h g = 0,7m ( ) ( ) ( ) g g b 0,3 0,5 .h 0,3 0,5 .0,7 0,21 0,35 m. = ÷ = ÷ = ÷ Chọn b g =0.3m V. Thiết kế móng: 1. Giả thiết tính toán: Việc tính toán móng cọc đài thấp được dựa vào các giả thiết chủ yếu sau: - Tải trọng ngang hoàn toàn do các lớp đất từ đáy đài trở lên tiếp nhận. - Sức chịu tải của cọc trong móng được xác định như đối với cọc đơn đứng riêng rẻ, không kể đến ảnh hưởng của nhóm cọc. - Tải trọng của công trình qua đài cọc chỉ truyền qua đài cọc chỉ truyền lên các cọc chứ không trực tiếp truyền lên phần đất nằm giữa các cọc tại mặt tiếp giáp với đài cọc. - Khi kiểm tra độ cứng của nền đất và khi xác định độ lún của móng cọc thì người ta coi móng cọc như một móng khối quy ước bao gồm cọc và phần đất giữa các cọc. - Vì việc tính toán móng khối quy ước giống như tính toán móng nông trên nền thiên nhiên( bỏ qua ma sát ở mặt bên móng) cho nên trị số mômen của tải trọng ngoài đáy ± ± ± móng khối quy ước được lấy giảm đi một cách gần đúng bằng trị số của tải trọng ngoài so với cao trình của đáy đài. - Đài cọc xem như tuyệt đối cứng. 2.Tải trọng: - Tĩnh tải - Hoạt tải - Tải trọng gió. - Móng công trình được tính theo giá trị nội lực nguy hiểm nhất ở chân cột ở tầng 1. Để có đủ số liệu tính toán cần xác định thêm nội lực do tải tường tầng 1, giằng móng, tường tầng 1 truyền vào. 2.1 Tải trọng các bộ phận kết cấu: • Xác định tải trọng tường tầng 1 truyền vào móng (phần áp lực đất đã được tính toán trong phần kết cấu) Tải trọng tiêu chuẩn tường 220: q tc t = 0,03.18+0,22.15 = 3,84 KN/m 2 Tải trọng tính toán tường 220: q tt t = 0,03.18.1,3+0,22.15.1,1= 4,332KN/m 2 • Xác định tải trọng giằng móng truyền vào móng: Bố trí giằng móng dựa vào nhịp lớn nhất của công trình là 7.5m ( ) mlh g 75.05.05.7. 10 1 15 1 . 10 1 15 1 ÷=       ÷=       ÷= Chọn h g = 0,7m ( ) ( ) ( ) g g b 0,3 0,5 .h 0,3 0,5 .0,7 0,21 0,35 m.= ÷ = ÷ = ÷ - Kích thước giằng móng chọn sơ bộ: bxh = 30x70cm, Trọng lượng bản thân giằng móng: g = 1.1x25x0.3x0.7 = 5.775 KN/m Giằng móng làm việc như dầm trên nền đàn hồi, giằng truyền một phần tải trọng đứng xuống đất. Tuy nhiên để đơn giản tính toán và thiên về an toàn ta xem tải trọng giằng truyền nguyên vẹn lên móng theo diện truyền tải. Ngoài ra giằng còn truyền tải trọng ngang giữa các móng, tuy nhiên theo sơ đồ tính khung ta coi cột và [...].. .móng ngàm cứng nên một cách gần đúng ta bỏ qua sự làm việc của giằng và coi gần đúng giằng móng có chiều dài bằng khoảng cách giữa các tim cột Tải trọng giằng truyền lên móng: - Móng C -3: Ng = 5.775x(4.5+2.8) = 42.15 KN =4.215(T) - Móng C- 13: Ng = 5.775x(4.5+7.5x0.5) =97.45 KN=9.745(T) 2.2 Tải trọng tính toán tại chân cột: Tải trọng tính toán dùng để thiết kế móng theo trạng thái... cột: Tải trọng tính toán dùng để thiết kế móng theo trạng thái giới hạn thứ nhất Móng C – 3: MXtt =-3.148 Tm ; MYtt =0.007Tm; QXtt = 0T; QYtt = -1.52T NZtt = 58.39 + 4.215 = 62.61 T Móng C – 13: MXtt = -21.507 Tm ; MYtt = 0.147 Tm; QXtt = 0.06 T; QYtt =-10.47 T NZtt = 155.45 + 9.745 +0,1152 =165.31 T VI Thiết kế móng C- 13: 1 Chọn độ sâu đặt đế đài: - Đế đài không nhất thiết đặt vào lớp đất tốt Tuy nhiên... chịu tải của cọc theo đất nền: 3.2.1 Xác định theo chỉ tiêu cơ lý: Mũi cọc hạ xuống lớp cuội sỏi nên cọc làm việc theo sơ đồ cọc ma sát Sức chịu tải cực hạn của đất là: Ρd ,u = m.(U ∑ m fi f si hi + m R R A p ) ≤ Với m: hệ số làm việc cọc trong nền ; do cọc ép, d 0,8m nên m = 1 mfi: hệ số làm việc của đất nền trong phạm vi h i( được tra bảng 6.4 Sách ‘’ Hướng dẫn đồ án Nền và Móng ’( Trường đại học kiến... D.c II ) K tc Trong đó: + Do nền là cát hạt nhỏ không kể đến phấn và bụi.Tra bảng 3.1 ‘’ Sách hướng dẫn đồ án Nền và Móng ’ ⇒ m1 = 1,2 + m2 = 1 do kết cấu khung bê tông cốt thép là kết cấu mềm + Ktc = 1 do các chỉ tiêu cơ lý được xác định bằng thí nghiệm trực tiếp + A, B, D: các hệ số không thứ nguyên, tra theo ϕII Với ϕII = 35°, tra bảng 3.2 ‘’ Sách hướng dẫn đồ án Nền và Móng ’ ta được A = 1,67 B =... truyền xuống dãy cọc biên Xét tt Pc − ( Pmax + Qctt ) 29.2 − 28.73 ×100% = ×100% = 1.6% Pc 29.2 Vậy tận dụng được hết khả năng chịu tải của cọc 5 Kiểm tra nền móng cọc theo TTGH 2: a Kiểm tra điều kiện áp lực ở đáy móng quy ước: Bước 1: Xác định khối móng quy ước α= - Xác định góc α : ϕ tb 4 Với ϕtb: góc ma sát trong trung bình của đất trong phạm vi chiều dài làm việc của cọc Lchq φtb = ∑ϕ ⇒α = i hi Lchq... qui ước: BM = B∗ + 2Lchq.tgα = (2x0.8+0.3) + 2x6.45xtg(6.090) = 3.3 m 0.00 -0.45 e f c b -2.45 6.09 0 Kh?i móng quy ý?c Ð?y móng quy ý?c Lch a d -8.9 m Bước 2: Xđ tải trọng tiêu chuẩn tại đáy móng - Lực nén: tc tc tc Ν tc = Ν 0 + Ν1 + Ν tc + Ν 3 2 + Trong phạm vi đế đài trở lên đến cốt ± 0.000 (cả phần đất ở trên đài): N tc = L M B M γ tb h m BEFC = 3.476x3.3x20x2 = 455.54 kN=45.6 T + Trong phạm vi Lchq:... việc + hđài = 6.45 + 1.2 = 7.65 m ⇒ M tc = x (21.507 + 0.06x7.65)/1.2 = 18.31Tm Bước 3: Xác định áp lực tiêu chuẩn tại đáy móng quy ước - Độ lệch tâm của tải trọng tiêu chuẩn tại đáy móng ex = +Theo trục X ey = +Theo trục y tc M x 18.31 = = 0.074m N tc 247.9 tc My N tc = 66.87 = 0.27m 247.9 - Áp lực tiêu chuẩn ở đáy móng là: tc ⇒ Pmax = min N tc LM BM tc ⇒ p max = p tc = min  6ex 6ey  2479  6 × 0.074... đại học kiến trúc) ≤ mR: hệ số làm việc của đất nền tại mũi cọc; do cọc ép, d 0,8m nên mR = 1 U : chu vi của tiết diện ngang cọc; U = 4x0.3 = 1.2 m Ap : diện tích tiết diện ngang của mũi cọc; Ap = 0.3x0.3 = 0.09 m2 R : cường độ đất nền tại mũi cọc Với cọc ép, hạ xuống đất cát hạt nhỏ, độ sâu hạ mũi H= 8.45 m, tra bảng 6.2 sách '' Hướng dẫn đồ án nền Móng' ' ta được R = 2496,7 kPa fsi : sức kháng ma... kN/m3 + hm: độ sâu chôn móng kể từ đáy móng quy ước đến cốt tự nhiên hm = 6.45 + 2 = 8.45 m γ' = ∑ γ h i hi i = 1× 17 + 1.5 × 18.5 + 0.5 × 8.821 + 2.6 × 8.55 + 2.85 × 9.66 = 11.71( kN / m3 ) 8.45 + cII = cII4 = 0 kPa Vậy cường độ tính toán trên nền là: R= 1.2 ×1 (1.67 × 3.52 × 9.66 + 7.69 × 8.45 ×11.02 + 9.595 × 0) = 927.44( kPa ) 1 Bước 5: Kiểm tra điều kiện áp lực tại đáy móng tc Ptb ≤ R ⇔ 215.3... 8.821 + 2.6 × 8.55 + 2.85 × 9.66 = 98.92kPa - áp lực gây lún ở đáy móng quy ước: tc P gl = Ptb − σ zbt 8.45 = 215.3 − 98.92 = 116.4kPa = - Chia nền đất dưới móng thành các lớp phân tố có chiều dày mỗi lớp hi ≤ BM / 4 = 3.3/ 4 = 0.825 (m) và đảm bảo mỗi lớp chia ra là đồng nhất Chọn hi = BM/5 = 3.3/5 = 0.7m - Gọi z là độ sâu kể từ đáy móng thì ứng suất gây lún ở độ sâu z là: σ gl = K 0 p gl z = 116.4XK0 . chọn phương án móng đỡ cọc là móng đơn. 2. Giải pháp mặt bằng: Do sử dụng phương án móng cọc ép nên mặt bằng móng đơn, kết hợp với hệ dầm móng - Cốt tự. cọc như một móng khối quy ước bao gồm cọc và phần đất giữa các cọc. - Vì việc tính toán móng khối quy ước giống như tính toán móng nông trên nền thiên nhiên(