Luận văn: Nền móng công trình sự thành công bước đầu

ĐỒ ÁN NỀN MÓNG 1.1. Nhiệm vụ đồ án: 1 Thiết kế nền và móng công trình theo sơ đồ công trình có nội lực do tải trọng tính toán gây ra tại chân cột ở đỉnh móng ở cos thấp hơn cos ngoài nhà 0,75m như số liệu bài ra. Theo “Báo cáo kết quả khảo sát địa chất công trình nhà thí nghiệm hoá học” giai đoạn phục vụ thiết kế bản vẽ thi công: khu đất xây dựng tương đối bằng phẳng, cao độ trung bình + 8,2m, được khảo sát bằng phương pháp khoan thăm dò, xuyên tĩnh, xuyên tiêu chuẩn SPT đến độ sâu 30m. Từ trên xuống gồm các lớp đất có chiều dày ít thay đổi trong mặt bằng và trung bình bằng các trị như trong trụ địa chất công trình. Chỉ tiêu cơ lý và kết quả thí nghiệm hiện trường các lớp đất như trong bảng. Mực nước ngầm gặp ở độ sâu cách mặt đất như trong trụ địa chất công trình. Tôn nền phía ngoài nhà cao hơn 0,5m so với mặt đất khi khảo sát. 0,75h h +0,0 N ® -0,4 -0,9 . m Q tt M tt 0 N tt 0 e ® M tt Hình 1: Mặt cắt móng Số liệu đề bài cho trước: STT Sơ đồ địa chất Sơ đồ công trình Cột Trục N 0 tt (kN) M o tt (kNm) Q tt (kN) Cột trục N o tt (kN) M o tt (kNm) 2 111 D 3 IX S 1 A 1850 245 18 D 610 39 Trụ địa chất công trình và bảng tính chất cơ lý của đất: Bảng chỉ tiêu cơ lý & kết quả thí nghiệm hiện trường các lớp đất. Lớp đất Tên đất γ (KN/m 3 ) γ S (KN/ m 3 ) W % W L % W P % ϕ II O C II (KPa) E (MPa) q c (KPa) Số SPT (N) C u (KPa) 1 đất lấp xám ghi 16 - - - - - - - - - - 2 Sét pha xám ghi 18,2 27,4 30,7 33,8 23,7 16,8 27 7,8 1190 6,7 35 3 Cát pha 18,3 26,7 26,2 29,3 21,4 23 17,5 9,4 1290 11 45 4 Sét xám gụ 18,5 27,9 37,8 46 24,6 19 25 7,5 1020 6,2 33 5 Cát hạt vừa 18,7 26,0 17,5 - - 34 - 34,6 10108 25 - 3 2400 800.600 400 800.600 300 27000 6000 900012000 a 2 3 4 5 6 7 b c d mÆt b»ng tÇng 1 1 6000 6000 6000 6000 6000 6000 400.400 0,00 - + 33600 d -0,40 42004200420042004200 mÆt c¾t c«ng tr×nh 3000 2400 900012000 a 6000 b c -3000 4200 12600 8400 21000 16800 25200 29400 TRỤ ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 4 2700 600 mnn 16007100 3900 1.2. Đặc điểm công trình thiết kế: - Đối với sơ đồ công trình thiết kế nhà thí nghiệm hoá học ,đây là loại nhà khung bê tông cốt thép không có tường chèn có mặt bằng và mặt cắt như hình vẽ. Cột bê tông cốt thép đổ liền khối - Tra bảng 16 TCXD 45-78 đối với nhà khung bê tông cốt thép không có tường chèn ta có: *) Độ lún tuyệt đối giới hạn: S gh = 8 (cm) *) Độ lún lệch tương đối giới hạn: ∆S gh = 0,002 1.3. Tải trọng công trình tác dụng lên móng: 5 - Tải trọng công trình tác dụng lên đỉnh móng đã được cho trước là tổ hợp bất lợi nhất của tải trọng tính toán: *) Đối với móng cột trục A: 1850 0 = tt N (kN); 245 0 = tt M (kNm); 18= tt Q (kN) *) Đối với móng cột trục D: 610 0 = tt N (kN); 39 0 = tt M (kNm); 1.4. Điều kiện địa chất công trình và địa chất thuỷ văn: - Theo báo cáo khảo sát địa chất công trình ta thấy nền đất từ trên xuống gồm các lớp đất có chiều dày ít thay đổi trong mặt bằng và trung bình bằng các trụ địa chất như trên hình vẽ. - Để lựa chọn giải pháp nền móng và độ chôn sâu móng ta cần đánh giá tính chất xây dựng của từng lớp đất: a) Lớp 1: Đất lấp xám ghi dày trung bình : 0,6(m) Trong đó: γ = 16 (KN/m 3 ) b) Lớp 2: Sét pha xám ghi dày trung bình : 4,3(m) Độ sệt của lớp đất này là: 693,0 7,238,33 7,237,30 = − − = − − = pL p L WW WW I => Lớp đất sét pha xám ghi ở trạng thái dẻo mềm Hệ số rỗng của lớp đất là: ( ) ( ) 968,01 2,18 7,3001,014,27 1 01,01 2 =− ×+× =− + = γ γ W e s Lớp đất nầy có một phần dưới mực nước ngầm nên phảI kể đến đẩy nổi Dung trọng đẩy nổi của lớp đất là: 84,8 968,01 104,27 1 2 2 = + − = + − = e ws dn γγ γ (kN/m 3 ) => Đây là đất loại trung bình c) Lớp 3: Cát pha dày trung bình: 3,9(m) Độ sệt của lớp đất này là: 6 608,0 4,213,29 4,212,26 = − − = − − = pL p L WW WW I => Lớp đất cát pha ở trạng thái dẻo Hệ số rỗng của lớp đất là: ( ) ( ) 841,01 3,18 2,2601,017,26 1 01,01 3 =− ×+× =− + = γ γ W e s Dung trọng đẩy nổi của lớp đất là: 07,9 841,01 107,26 1 3 3 = + − = + − = e ws dn γγ γ (kN/m 3 ) => Đây là đất loại trung bình d) Lớp 4: Sét xám gụ dày trung bình : 7,1(m) Hệ số rỗng của lớp đất là: ( ) ( ) 078,11 5,18 8,3701,019,27 1 01,01 4 =− ×+× =− + = γ γ W e s Dung trọng đẩy nổi của lớp đất là: 614,8 078,11 109,27 1 4 4 = + − = + − = e ws dn γγ γ (kN/m 3 ) Độ sệt của lớp đất này là: 617,0 6,2446 6,248,37 = − − = − − = pL p L WW WW I => Lớp đất sét xám gụ ở trạng thái dẻo mềm => Đây là đất loại trung bình e) Lớp 5: Cát hạt vừa chiều dày chưa kết thúc tại độ sâu khảo sát là 30m Hệ số rỗng của lớp đất là: ( ) ( ) 634,01 7,18 5,1701,0126 1 01,01 5 =− ×+× =− + = γ γ W e s => Lớp cát này ở trạng thái chặt vừa Dung trọng đẩy nổi của lớp đất là: 79,9 634,01 1026 1 5 5 = + − = + − = e ws dn γγ γ (kN/m 3 ) Điều kiện địa chất thuỷ văn: 7 Mực nước ngầm nằm ở vị trí 2,2 m so với cos khảo sát của trụ địa chất và nằm ở vị trí 2,6 m so với có ngoài nhà. 2. THIẾT KẾ Thiết kế móng đặt dưới cột trục A: 2.1) Phương án thiết kế móng đơn BTCT chôn nông trên nền thiên nhiên: 2.11. Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên đỉnh móng: Hệ số vượt tải là: n =1,15 Lực dọc tiêu chuẩn ở đỉnh móng là: 7,1608 15,1 1850 0 0 === n N N tt tc (kN) Mômen tiêu chuẩn ở đỉnh móng là: 04,213 15,1 245 0 0 === n M M tt tc (kNm) Lực cắt tiêu chuẩn ở đỉnh móng là: 65,15 15,1 18 === n Q Q tt tc (kN) 2.12. Xác định kích thước sơ bộ đáy móng: Chọn độ sâu chôn móng là h = 1,5 (m) đối với đất ngoài nhà, như vậy đế móng đặt ở lớp đất thứ 2 là lớp đất sét pha xám ghi. Do cos ngoài nhà thấp hơn cos trong nhà là 0,4 (m) nên móng được chôn sâu so với trong nhà là: h tr = 1,5 + 0,4 =1,9(m) Như vậy ta có 7,1 2 9,15,1 2 ' = + = + = tr hh h (m) Hệ số m 1 = 1,1 do móng được đặt tại lớp sét xám gụ có I L = 0,617 > 0,5 Hệ số m 2 = 1,0 vì công trình là nhà khung Hệ số độ tin cậy k tc = 1 Do trị tính toán thứ hai của góc ma sát trong là ω II = 16,8 nên ta tra bảng có các hệ số như sau: A = 0,382; B = 2,542; D = 5,122 Trị tính toán của trọng lượng thể tích đất kể từ đáy móng trở lên là: 92,16 4,06,05,0 4,02,186,0165,0.17 . 321 332211 ' = ++ ×+×+ = ++ ++ = hhh hhh II γγγ γ (kN/m 3 ) Trị tính toán của trọng lượng thể tích đất dưới đế móng là: 2,18= II γ (kN/m 3 ) Dung trọng 20= tb γ (kN/m 3 ) 8 Giả thiết chiều rộng móng là b = 2,8 (m) Cường độ tính toán của lớp đất nền: ( ) IIIIII tc DcBhAb k mm R ++= ' 21 γγ ( ) 5,244=27×122,5+92,16×5,1×542,2+2,18×8,2×382,0 1 1×1,1 = (kPa) Diện tích sơ bộ cho đế móng là: 642,7 7,1205,244 7,1608 ' 0 = ×− = − = hR N F tb tc γ (m 2 ) Móng chịu tải trọng lệch tâm nên ta chọn móng có tiết diện đế chữ nhật => Như vậy ta tăng diện tích đế móng lên: F * = 1,13F = 1,137,642 = 8,41(m 2 ) Chọn tỷ số: 2,1== n k b l => 647,2 2,1 41,8 * === n k F b (m) => chọn b = 2,6(m) => l = 1,2b = 1,232,6 = 3,12 (m) => Chọn l = 3,2(m) => Chọn tiết diện đế móng là b3l = 2,633,2 (m) Chiều cao móng là: h m = 1,5 – 0,75 = 0,75 (m) 9 0.4 - N ® ® 0.0 + 800 3200 Hình 1: Mặt cắt móng cột trục A Trọng lượng khối đất chênh lệch là: N đ = γ đất lấp h 1 l 1 b = 1730,431,232,6 = 21,216(kN) (1,2 là giá trị từ mép cột đến mép thân móng và bằng 2 8,02,3 − ) Độ lệch tâm của hợp lực khối đất với trọng tâm diện tích đế móng là: ( ) 14,0 2 4,06,1 =+ − = d e (m) Mômen do khối đất chênh lệch gây ra là: M đ = e đ 3N đ = 1321,216 = 21,216(kN) Độ lệch tâm của hợp lực các tải trọng tác dụng: 153,0 7,1608 75,065,15216,2104,213 0 00 = ×++ = ++ = tc m tc d tc N hQMM e (m) Áp lực lớn nhất ở tại đáy móng do các tải trọng tiêu chuẩn gây nên : 79,2827,120 2,3 153,06 1 6,22,3 7,1608 ' 6 1 0 max =×+       × + × =+       += h l e lb N tb tc tc γσ (kPa) Áp lực nhỏ nhất ở tại đáy móng do các tải trọng tiêu chuẩn gây nên : 92,1717,120 2,3 153,06 1 6,22,3 7,1608 ' 6 1 0 min =×+       × − × =+       −= h l e lb N tb tc tc γσ (kPa) 10 [...]... ) => Như vậy áp lực tại đáy móng do các tải trọng tiêu chuẩn gây ra nhỏ hơn cường độ tính toán của đất nền KL: Kích thước đáy móng là (2,6.3,2)m 2.13 Kiểm tra điều kiện biến dạng của móng: Ứng suất gây lún ở đáy móng: tc σ zgl 0 = σ tb − γ 1 h" = 227,35 − 18,2 × 0,4 = 220,1 (kPa) = Ứng suát bản thân tại đáy móng: σ zbt=0 = 0,4.18,2 = 7,28( KPa) Chia đất nền dưới đáy móng thành các phần có chiều dày... thủng móng : NCT = FCT σ ' = 0,2835.469,2 = 133 (kN) Lực chống đâm thủng là: 0,75Rkbtbh0 = 0,7537503(0,6 + 0,715)30,715 = 528,87 (kN) (b tb =b c +h 0 ) => Như vậy NCT =133< 528,87 do đó móng không bị phá hoại do đâm thủng Tính cốt thép đặt cho móng: 26 Cánh móng được coi như côngxon ngàm ở tiết diện qua chân cột và bị uốn bởi áp lực của phản lực nền Mômen tương ứng mặt ngàm I - I mà cốt thép móng phải... đỉnh móng là: N 0tc = Mômen tiêu chuẩn ở đỉnh móng là: M 0tc Lực cắt tiêu chuẩn ở đỉnh móng là: Q = tc Q tt n = 18 = 15,65 (kN) 1,15 Nhận thấy tải trọng tác dụng xuống móng khá lớn nên ta dùng cọc cắm vào lớp cát hạt vừa làm móng Dùng cọc C6-30 có tiết diện 0,3.0,3m,thép dọc chịu lực gồm 4f20 thép AII,bê tông mác 400 ,đầu cọc có mặt bích bằng thép Cọc được hạ xuống bằng búa diezen không khoan dẫn Vì móng. .. 0,7537503(0,6 + 0,715)30,715 = 528,877 (kN) (b tb =b c +h 0 ) => Như vậy NCT =390,83(KN)< 528,877(KN) do đó móng không bị đâm thủng Tính cốt thép đặt cho móng: Cánh móng được coi như côngxon ngàm ở tiết diện qua chân cột và bị uốn bởi áp lực của phản lực nền Mômen tương ứng mặt ngàm I - I mà cốt thép móng phải chịu : M Itt = ( ) tt bL2 2σ max + σ 1tt 2,6 × 1,2 2 × ( 2 × 286,144 + 266,8) = = 523,6 (kNm)... thoả mãn điều kiện lực lớn nhất truyền xuống cọc dãy biên 34 và p tt =256,98 KN > 0 nên không phảI kiểm tra theo điều kiện chống nhổ min 2.33.Kiểm tra nền móng cọc ma sát theo điều kiện biến dạng Độ lún của nền móng cọc được tính theo độ lún của nền khối móng quy ước có mặt cắt là abcd Trong đó α = +0,0 d 1100 350 -0,4 c 5° 1050 a b 1590 1800 1590 Chiều dàI của đáy khối quy ước LM = L + l c + 2.H tgα... Chiều cao làm việc của móng :(xác đinh theo kết cấu bê tông chịu uốn) tt σ 0 b tt 433,87 × 2,5 h0 ≥ L = 0,85 = 0,522 (m) 0,4btr Rn 0,4 × 0,8 × 9000 Do móng có lớp bê tông lót ở đế móng nên ta chọn abv = 3,5 (cm) Chiều cao của toàn bộ móng : hm = h0 + abv = 0,522 + 0,035 = 0,557 (m) => Chọn hm = 0,75 (m) => h0 = hm – abv = 0,75 – 0,035 = 0,715 (m) Kiểm tra chiều cao làm việc của móng theo điều kiện đâm... = 0,6477 (m) 0,4btr Rn 0,4 × 0,8 × 9000 14 Do móng có lớp bê tông lót ở đế móng nên ta chọn abv = 3,5 (cm) Chiều cao của toàn bộ móng : hm = h0 + abv = 0,6477 + 0,035 = 0,6827 (m) => Chọn hm = 0,75 (m) => h0 = hm – abv = 0,75 – 0,035 = 0,715 (m) Kiểm tra chiều cao làm việc của móng theo điều kiện đâm thủng 45° 45° 2600 1200 3200 THÁP ĐÂM THỦNG Diện tích móng bị đâm thủng: FCT ≈ b(1,2 – h0) = 2,63(1,2... chuẩn ở đỉnh móng là: Q = tc Q tt n = 18 = 15,65 (kN) 1,15 2.22 Xác định kích thước sơ bộ đáy móng: Chiều sâu chôn móng là h = 1,5m Giả thiết b = 2,1 m Cường độ tính toán của đệm cát là:  b − b1  h + h1 2,1 − 1  2 + 1,5   Rc = R0 1 + k1   2h = 400 × 1 + 0,125 × 1  × 2 × 2 = 398,125 (kPa) b1     1 k1 = 0,125 (hệ số kể đến ảnh hưởng của bề rộng móng) Diện tích sơ bộ cho đế móng là: F= 18... − γ tb h' 398,125 − 20 × 1,7 Móng chịu tải trọng lệch tâm nên ta chọn móng có tiết diện đế chữ nhật => Như vậy ta tăng diện tích đế móng lên: F* = 1,13F = 1,134,418 = 4,8598 (m2) Chọn tỷ số: l F* 4,8598 = = 2,012 (m) => chọn b = 2,1 (m) = k n = 1,2 => b = kn 1,2 b => l = 1,2b = 1,232,1 = 2,52 (m) => Chọn l = 2,5(m) => Chọn tiết diện đế móng là b3l = 2,132,5 (m) Chiều cao móng là: hm = 1,5 – 0,75 = 0,75... 46,88 38,297 33,015 28,547 25,09 22,01 19,15 16,73 13,536 11,445 9,244 7,703 7,109 7,28 29,12 52,988 83,36 98 115,92 Tại độ sâu H = 9,5(m) dưới đáy móng có σ zgl ≈ 0,1σ zbt => Như vậy tại đây đạt giới hạn nền gl σ zi hi Ei i =1 n Độ lún của nền được tính theo công thức sau: S = 0,8∑ 0,4 220,1 52,824 0,3 52,824 46,88 ( + 214,817 + + 63,83 + + ) + 0,8 ( + ) 7800 2 2 7800 2 2 0,5 46,88 38,297 0,4 38,297