CHƯƠNG II TÍNH TOÁN THIẾT kế MÓNG đơn

MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT CHƯƠNG 1: THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT 1.Cơ sở lý thuyết 1.1 Xử lý thống kê địa chất để tính tốn 1.2 Phân chia đơn ngun địa chất 1.3 Giá trị tiêu chuẩn đặc trưng đấ 1.4 Đặc trưng tính tốn đặc trưng 2.Thống kê địa chất móng nơng 3.Thống kê địa chất móng sâu CHƯƠNG II: TÍNH TỐN THIẾT KẾ MĨNG ĐƠN 1.Số liệu tính tốn 1.1 Nội lực chân cột 1.2 Thông số địa chất 1.3 Thông số vật liệu 2.Tính tốn móng đơn 2.1 Chọn chiều sâu đặt móng 2.2 Xác định kích thước đáy móng bxL 2.3 Kiểm tra kích thước móng 2.4 Kiểm tra điều kiện cường độ 2.5 Kiểm tra điều kiện trượt 2.6 Kiểm tra điều kiện biến dạng lún 2.7 Kiểm tra xuyên thủng 2.8 Tính tốn cốt thép CHƯƠNG III: TÍNH TỐN THIẾT KẾ MĨNG BĂNG 1.Số liệu tính tốn 1.1 Nội lực chân cột 1.2 Thông số địa chất 1.3 Thông số vật liệu 2.Tính tốn móng băng 2.1 Xác định chiều dài móng 2.2 Tổng hợp nội lực, xác định điểm đặt tâ Trang 2.3 Chọn chiều sâu đặt móng 2.4 Xác định kích thước đáy móng b 2.5 Kiểm tra kích thước móng 2.6 Kiểm tra điều kiện cường độ 2.7 Kiểm tra điều kiện biến dạng lún 2.8 Kiểm tra xuyên thủng 2.9 Kiểm tra điều kiện trược 2.10 Tính tốn nội lực móng băng 2.11 Tính tốn cốt thép CHƯƠNG IV: TÍNH TỐN THIẾT KẾ MĨNG CỌC 1.Các liệu thiết kế móng 1.1 Thông số địa chất 1.2 Giá trị nội lực 1.3 Vật liệu sử dụng 2.Xác định chiều sâu đài đặt móng kích thước cọc 2.1 Chọn chiều sâu đài đặt móng 2.2 Chọn sơ kích thước cọc 3.Xác định sức chịu tải cọc 3.1 Sức chịu tải theo vật liệu 3.2 Xác định sức chịu tải cọc the 3.3 Xác định sức chịu tải cọc the 3.4 Sức chịu tải đất theo thí 3.5 Xác định sức chịu tải thiết kế 4.Chọn số lượng bố trí cọc 4.1 Kiểm tra khả chịu lực 5.Kiểm tra ổn định độ lún móng cọc 5.1 Kiểm tra ổn định 5.2 Kiểm tra điều kiện lún móng 6.Thiết kế đài cọc 7.Kiểm tra tính xuyên thủng đài cọc 8.Tính tốn cốt thép đài cọc 8.1 Tính cốt thép theo phương cạnh 8.2 Tính thép theo phương cạnh dài 9.Kiểm tra khả cọc vận chuyển lắp dựng cọc TÀI LIỆU THAM KHẢO Trang DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2-1: Kích thước móng sơ móng nơng………………… ………………….34 Hình 2-2: Diện tích xun thủng móng nơng…………………………………………43 Hình 3-1: Diện tích xun thủng móng băng…………………………………………56 Hình 4-1: Trụ địa chất móng cọc – C……………………………………………….70 Hình 4-2: Sơ đồ tính sức chịu tải cọc theo vật liệu……………… …………………66 Hình 4-3: Sơ đồ bố trí cọc……………………………………… ………………… 72 Hình 4-4: Khối móng quy ước………………………………… ………………… 73 Hình 4-5: Hình xuyên thủng đài cọc………………………………………………….78 Hình 4-6: Sơ đồ tính vận chuyển cọc…………………………………………… 81 Hình 4-7: Sơ đồ tính lắp dựng cọc………………………………………… ……82 Trang DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Hệ số biến động lớn theo TCVN 9362-2012…………………………6 Bảng 1.2: Bảng tra cá giá trị V……………………………………………………6 Bảng 1.3: Bảng tra giá trị hệ số t ……………………………….……………9 Bảng 1.4: Bảng phân chia đơn nguyên địa chất………………………………… … 10 Bảng 1.5: Bảng thống kê địa chất móng nơng……………………………………… 15 Bảng 1.6: Bảng tổng kết số liệu thống kê địa chất móng sâu…………………………30 Bảng 2.1: Bảng tính lún móng nơng………………………………………………… 40 Bảng 3.1: Bảng tính lún móng băng………………………………………………… 55 Bảng 3.3: Bảng thống kê thép móng băng……………………………………………61 Bảng 4.1: Giá trị tiêu chuẩn địa chất móng cọc – C……………………………… 63 Bảng 4.2 : Giá trị tính tốn địa chất móng cọc 3-A………………………………… 63 Bảng 4.3: Giá trị nội lực cọc – C……………………………………………………64 Bảng 4.4 : Vật liệu sử dụng thiết kế móng cọc – C……………………………… 64 Bảng 4.5 : Sức chịu tải cọc theo tiêu lí đất nền……………………………67 Bảng 4.6 : Sức chịu tải cọc theo cường độ đất nền………………………….……69 Bảng 4.7 : Sức chịu tải cọc theo thí nghiệm SPT……………………………… 71 Bảng 4.8: Bảng tính lún móng cọc……………………………………………………77 Trang DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT E Et Mô-đun đàn hồi vật liệu y Mô-đun tiếp tuyến vật liệu Ứng suất chảy dẻo vật liệu Mơ- I men qn tính tiết diện Mô- Z F, P M1, M2 My Py , (x) L0 L men quán tính dẻo tiết diện Lực dọc trục phần tử Mô-men uốn hai đầu phần tử Mô-men chảy dẻo phần tử Lực dọc chảy dẻo phần tử Góc xoay mặt cắt ngang hai đầu phần tử Hàm chuyển vị phần tử dầm-cột Chiều dài ban đầu phần tử Chiều dài phần tử sau biến dạng Trang CHƯƠNG 1: THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT Cơ sở lý thuyết 1.1 - Xử lý thống kê địa chất để tính tốn móng Hồ sơ khảo sát địa chất phục vụ thiết kế móng có số lượng Số hiệu mẫu nhiều số lượng mẫu đất lớp đất lớn Vấn đề đặt lớp đất ta phải chọn tiêu đại diện cho - Ban đầu khoan lấy mẫu dựa vào quan sát thay đổi màu, hạt độ mà ta phân chia thành lớp đất - Theo TCVN 9362-2012 gọi lớp địa chất cơng trình tập hợp giá trị có đặc trưng lý phải có hệ số biến động đủ nhỏ Vì ta phải loại trừ nẫu có số liệu chênh lệch với giá trị trung bình lớn cho đơn nguyên địa chất - Vì thống kê địa chất việc làm quan trọng tính tốn móng 1.2 Phân chia đơn nguyên địa chất 1.2.1 Hệ số biến động - Chúng ta dựa vào hệ biến động v phân chia đơn nguyên - Hệ số biến động v xác định theo công thức: - Trong giá trị trung bình đặc trưng: - Độ lệch bình phương trung bình: Trong đó: Ai : giá trị riêng đặc trưng từ thí nghiệm riêng; n: số lần thí nghiệm Lưu ý: Khi kiểm tra để loại trừ sai số thô tiêu kép lực dính (c) góc ma sát ( ) độ lệch bình phương trung bình xác định sau: Trang 1.2.2 Qui tắc loại trừ sai số thô - Trong tập hợp mẫu lớp đất có hệ số biến động đạt cịn ngược lại ta phải loại trừ số liệu có sai số lớn bé - Trong : hệ số biến động lớn nhất, tra bảng thuộc vào loại đặc trưng Bảng 1.1: Hệ số biến động lớn theo TCVN 9362-2012 - Kiểm tra thống kê, loại trừ giá trị lớn bé A i theo cơng thứ: - Trong ước lượng độ lệch: Lưu ý: Khi lấy Bảng 1.2: Bảng tra cá giá trị V Trang 1.3 Giá trị tiêu chuẩn đặc trưng đất 1.3.1 Giá trị tiêu chuẩn tiêu đơn - Giá trị tiêu chuẩn tất tiêu đơn (chỉ tiêu vật lý đọ ẩm, khối lượng thể tích, số dẻo, độ sệt,… tiêu học modun tổng biến dạng, cường độ kháng nén,…) giá trị trung bình cộng kết thí nghiệm riêng lẻ sau loại trừ sai số thô Lưu ý: - Đối với tiêu vật lý gián tiếp (hệ số rỗng, số dẻo…) modun tổng biến dạng giá trị tiêu chuẩn chúng xác định từ giá trị tiêu chuẩn tiêu thí nghiệm mà tính giá trị tiêu chuẩn tiêu gián công thức học đất 1.3.2 Giá trị tiêu chuẩn tiêu kép - Các giá trị tiêu chuẩn tiêu kép lực dính đơn (c) góc ma sát ( ) thực theo phương pháp bình phương cực tiểu quan hệ tuyến tính ứng suất pháp ứng suất tiếp cực hạn tương đương, thí nghiệm cắt Trang - Lực dính đơn vị tiêu chuẩn ctc góc ma sát tiêu chuẩn xác định theo công thức sau: - Lưu ý: Nếu theo cơng thức tính chọn ctc = tính lại theo cơng thức: 1.4 Đặc trưng tính tốn đặc trưng đất 1.4.1 Giá trị tính tốn tiêu đơn - Nhắm mục đích nâng cao độ an tồn cho ổn định chịu tải, số tính tốn ổn định tiến hành với đặc trưng tính tốn - Giá trị tính tốn tiêu đơn xác định theo cơng thức sau: Trong đó: Atc giá trị tiêu chuẩn đặc trưng xét - Hệ số an toàn đất xác định theo cơng thức: - Chỉ số độ xác xác định theo cơng thức: Trong đó: t là hệ số phụ thuộc vào xác suất tin cậy - Hệ số động xác định theo mục 2.1.2.1.1 - Khi tính theo biến dạng (THGH II) = 0.85 - Khi tính theo cường độ (THGH I) = 0.95 Lưu ý: Trang - Số lượng tối thiểu thí nghiệm tiêu với đơn ngun địa chất cơng trình cần phải đảm bảo - Nếu phạm vi đơn ngun địa chất cơng trình có số lượng mẫu giá trị tính tốn tiêu chúng tính tốn theo phương pháp trung bình cực tiểu trung bình cực đại - Việc chọn tính theo hai cơng thức tùy thuộc vào tiêu làm tăng đọ an toàn cho cơng trình 1.4.2 Giá trị tính tính tốn tiêu kép: - Giá trị tính tốn tiêu kép xác định theo công thức sau: Trong đó: Atc giá trị tiêu chuẩn đặc trưng xét - Hệ số an toàn đất xác định theo công thức: - Các tiêu kép như: lực dính c hệ số ma sát tg Ta có cơng thức: - Hệ số biến động v xác định theo công thức sau: - Độ lệch bình phương trung bình xác định theo theo cơng thức sau: - Khi tính theo biến dạng (THGH II) = 0.85 - Khi tính theo cường độ (THGH I) = 0.95 Lưu ý: - Để tìm trị tiêu chuẩn trị tính tốn c cần phải xác định khơng nhỏ giá trị trị số áp lực pháp tuyến - Khi tìm giá trị tính tốn c, dùng tổng số lần thí nghiệm làm n Bảng 1.3: Bảng tra giá trị hệ số t Trang 10 Trang 78 - Vậy sức chịu tải theo tiêu chuẩn SPT : - 3.5 Xác định sức chịu tải thiết kế Sức chịu tải thiết kế : - Vì Chọn số lượng bố trí cọc - Giả sử đài vuông cạnh Bđ = 1.5 m , cao hđ = 0.8 m - Trọng lượng tính tốn đài cọc: - Tổng lực nén tác dụng lên cọc: - Xác định số lượng cọc cọc Trong : k = ( 1.3 : 1.4 ) hệ số xét đến ảnh hưởng momen chọn k = 1.3 - Chọn cọc, bố trí hình vẽ, khoảng cách tim cọc 3d = 0.9 m , tâm cọc cách mép đài 1d = 0.3 (m) - Sơ đồ bố trí cọc Trang 79 - Như đài móng có kích thước 4.1 - Kiểm tra khả chịu lực Khi móng cọc chịu lực lệch tâm, tải tác dụng lên cọc nhóm khơng xác định theo cơng thức : Trong :  n : số lượng cọc móng, n =  W : Trọng lượng trung bình đài đất độ sâu Df  My : momen xoay quanh trục y lực ngang Qtt cân với áp lực bị động đất  xi : tọa độ tim cọc theo phương x (x1 = x2 = -0.45m ; x3 = x4 = 0.45m) Trang 80 Vậy điều kiện sức chịu tải cọc đơn thỏa - Xét ảnh hưởng nhóm cọc : Trong :  n1,n2 : số hàng cọc nhóm số cọc hàng; n = 2, n2 =  d : đường kính cọc, d = 0.3(m)  s: khoảng cách hai tim cọc, s = 0.9(m)  - Sức chịu tải cho phép nhóm cọc Điều kiện sức chịu tải nhóm cọc thỏa Kiểm tra ổn định độ lún móng cọc 5.1 Kiểm tra ổn định 5.1.1 Xác định khối móng quy ước 1+2 4a Trang 81 Hình 4.4: Khối móng quy ước - φtb góc ma sát trung bình lớp đất mà cọc xun qua kích thước móng khối qui ước : - Kích thước tiết diện móng khối qui ước Bqu x Lqu - Diện tích tiết diện khối móng qui ước: Bqu × Lqu = 4.39×4.39 =19.25(m2 ) 5.1.2 Kiểm tra điều kiện ổn định đất đáy khối móng quy ước - Sức chịu tải tiêu chuẩn đất đáy móng khối qui ước (Theo TCVN 9362 – 2012) : Trong đó:  m1 = m2 = ktc =  * II : trọng lượng thể tích đất trung bình mặt đất xuống đáy móng khối móng qui ước  II = 20.33 kN/m3: trọng lượng thể tích đất đáy khối móng qui ước (lớp 4a)  φII = 24°43’ tra bảng ta : A = 0.762 ; B = 4.049 ; D =6.62 Trang 82 cII = 16.56 kN/m2  - Áp lực tiêu chuẩn đáy khối mong qui ước: Trong :  M tc x =0  Mtcy = Mtc + hd Qtc = 78.15 + 0.8 66.05 = 130.99(kNm)   tổng lực tác dụng theo phương thẳng đứng tác dụng lên đáy móng khối qui ước bao gồm lực nén từ cơng trình; trọng lượng đài; trọng lượng cọc trọng lượng phần đất nằm khối móng qui ước Lực nén từ cơng trình: Ntc = 1077.61 (kN) +Trọng lượng đài: + Trọng lượng cọc: +Trọng lượng đất lớp đáy đài: +Trọng lượng đất lớp đáy đài mực nước ngầm: Trang 83 +Trọng lượng đất lớp mực nước ngầm: +Trọng lượng đất lớp mực nước ngầm: +Trọng lượng đất lớp 4a mực nước ngầm: Tổng lực tác dụng: - Thỏa điều kiện ổn định đất làm việc trạng thái đàn hồi 5.2 Kiểm tra điều kiện lún móng - Ứng suất thân đáy móng: - Ứng - Chiều dày lớp phân tố: - Chia lớp đất mũi cọc (lớp 4) thành lớp phân tố dày 2m - Ta tính lún theo cơng thức: suất gây lún đáy móng: Chọn hi = 2m Trang 84 - Ta có Lớp phân tố - Ở độ sâu 23m ta có: dừng tính lún - Độ lún móng: S = 4.09 cm < [S] = 8cm - Vậy thoả điều kiện lún móng Thiết kế đài cọc - Kích thước cột móng phải thỏa điều kiện: Chọn kích thước cột: - Chiều cao đài cọc: Trang 85 Chiều cao làm việc đài cọc: - Kiểm tra tính xuyên thủng đài cọc - Lực gây xuyên thủng: - C chiều dài hình chiếu mặt bên tháp nén thủng lên phương ngang Trong đó: S: Khoảng cách tim cọc Hình 4-5: Hình xuyên thủng đài cọc - Lực xuyên thủng: Trang 86 Um giá trị trung bình chu vi đáy đáy tháp nén thủng hình thành bị nén thủng, phạm vi chiều cao làm việc tiết diện Thoả điều kiện xuyên thủng Tính tốn cốt thép đài cọc 8.1 Tính cốt thép theo phương cạnh ngắn - Momen: - Chọn abv = 150 (mm) - Chọn thép AII có Rs = 280 (MPa) - Tổng diện tích cốt thép: - Hàm lượng cốt thép: (m) - Số thép cần bố trí: Chọn thép ∅12 có as =113 mm2 => Chọn 14∅12 Trang 87 - Bố trí thép dọc theo phương cạnh x, đặt thép cách mép đài 50 mm - Bước cốt thép: Chọn @ = 100 (mm) ∅  Vậy chọn thép 12a100 (mm) 8.2 Tính thép theo phương cạnh dài Sơ đồ tính cốt thép theo phương cạnh dài - Momen : - Chọn thép AII có Rs = 280 (MPa) - Tổng diện tích cốt thép: - Hàm lượng cốt thép: - Số thép cần bố trí: Chọn thép ∅12 có as = 113 mm2 => Chọn 11∅12 Trang 88 - Bố trí thép dọc theo phương cạnh y, đặt thép cách mép đài 50 mm - Bước cốt thép: Chọn @ = 120 ∅(mm) Vậy chọn thép 12a120 (mm).- Kiểm tra khả cọc vận chuyển lắp dựng cọc - Ta chọn vị trí móc cẩu cho momen gây hai thớ chịu kéo chịu nén - Nếu cọc đúc nhà máy có móc cẩu để tiện chất dở cọc lên xuống - Trọng lượng cọc: - Kd - hệ số động, Kd =1.5 Khi vận chuyển cọc: - Chọn a cho Mg = Mn → a = 0.207 x L ≈ 1.656 m Hình 4.6: Sơ đồ tính vận chuyển cọc - Cẩu cọc: - Chọn b cho: Mg = Mn , b = 0.294L = 2.352m - Ta thấy M1 < M2 nên ta dùng M2 để tính tốn Trang 89 - Cọc có tiết diện b x h = 300mm x 300mm, bố trí thép 4∅16 - Lớp bê tơng bảo vệ a0 = 25(mm) - Diện tích cốt thép chịu uốn: ∅ - Cốt thép chịu moment uốn cọc 16 có As = 4.02(cm2) Hình 4.7: Sơ đồ tính lắp dựng cọc Tính cốt thép móc neo: - Lực kéo nhánh cốt tren cẩu lắp cọc: - Diện tích cốt thép móc cẩu: - Chọn cốt thép dùng cho móc treo cột - Đoạn neo cốt thép móc treo cọc: - Chọn Ln = 450 (mm) Trang 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO Trang 91 ... điều kiện trược 2.10 Tính tốn nội lực móng băng 2.11 Tính tốn cốt thép CHƯƠNG IV: TÍNH TỐN THIẾT KẾ MĨNG CỌC 1.Các liệu thiết kế móng 1.1 Thông số địa chất 1.2 Giá trị... 15.579÷ 15.861 GTTC 19.76 19.542 ÷ TTGH 19.977 19.622 TTGH 19.898 Trang 36 CHƯƠNG II: TÍNH TỐN THIẾT KẾ MĨNG ĐƠN Số liệu tính toán 1.1 Nội lực chân cột Mặt I, cột số – C - = 512.85 (kN); = 153.78... dụng AII có Rs =280 (MPa) = 28 (kN/cm2) - γtb = 20.3 (kN/m3) Tính tốn móng đơn 2.1 Chọn chiều sâu đặt móng - Chiều sâu đặt móng hm: 1(m) ≤ hm ≤ 3(m) - Móng đặt lớp đất tốt cho xây dựng - Đáy móng