Nền móng công trình

Tính toán móng bè, móng hợp khối trong đồ án tốt nhiệp

Phần nền móng ( 15% ) Nhiệm vụ: - đánh giá đặc điểm công trình - đánh giá đặc điểm địa chất công trình - lựa chọn giảI pháp nền móng - thiết kế móng bè trên nền cọc Giáo viên hớng dẫn : ts. Nghiêm mạnh hiến Sinh viên thực hiện : vơng văn đại Lớp : 200X4 CHƯƠNG 9. ĐẶC ĐIỂM CÔNG TRÌNH, ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT VÀ GIẢI PHÁP NỀN MÓNG 9.1 Đánh giá đặc điểm công trình 9.1.1 Địa điểm xây dựng Công trình TÒA NHÀ VIETINBANK được xây dựng tại quận Ba Đình, thành phố Hà Nội. Khu vực này có mặt bằng bằng phẳng có khả năng thoát nước tốt. Địa điểm xây dựng rất thuận lợi về mặt giao thông, điều kiện thông gió và chiếu sáng tự nhiên thuận lợi. Công trình nằm xa khu đông dân cư, khoảng cách đến các hộ dân xung quanh là lớn. Do đó, sự ảnh hưởng của phương án móng đến các hộ dân xung quanh là ít. 9.1.2 Đặc điểm công trình Công trình TÒA NHÀ VIETINBANK gồm 68 tầng nổi và 2 tầng hầm. Công trình có cốt sàn tầng 1 là 0,00 m ± , cốt tự nhiên -0,3 m. Tầng hầm 1 nằm ở cốt -8,3 m. Tầng hầm 2 nằm ở cốt -11,6 m. Đỉnh toà nhà ở cốt +363,1 m. Do công trình là nhà cao tầng, nên tải trọng đứng, mômen lật do tải trọng gió và tải trọng động đất gây ra rất lớn, vì vậy đòi hỏi móng và nền phải có khả năng chịu lực tốt, đồng thời phải đảm bảo cho độ lún và nghiêng của công trình được khống chế trong phạm vi cho phép, đảm bảo cho công trình có đủ tính ổn định dưới tải trọng gió và tải trọng động đất. Điều đó đã đặt ra cho công tác thiết kế và thi công móng những yêu cầu rất cao và khá nghiêm khắc. 9.2 Đánh giá điều kiện địa chất công trình 9.2.1 Địa tầng Theo kết quả khảo sát địa chất công trình, địa chất dưới lỗ khoan sâu 78,3 m gồm các lớp đất như sau: - Lớp 1: 0,3 1,9m − ÷ − là lớp đất san lấp: gồm bê tong, sét pha lẫn gạch đá vụn, …; dày 1,6 m. - Lớp 2: 1,9 6,7m − ÷ − là lớp sét - sét pha, xám ghi, xám xanh, trạng thái cứng – dẻo cứng; dày 4,8 m. - Lớp 3: 6,7 11,8m − ÷ − là lớp sét pha, xám ghi, xám trắng, nâu hồng, trạng thái dẻo mềm – dẻo chảy; dày 5,1 m. - Lớp 4: 11,8 18,8m − ÷ − là lớp sét pha, nâu vàng, xám vàng, xám xanh, trạng thái dẻo cứng – nửa cứng; dày 7,0 m. - Lớp 5: 18,8 25,5m − ÷ − là lớp cát pha, xám vàng, trạng thái dẻo; dày 6,7 m. - Lớp 6: 25,5 32,5m − ÷ − là lớp cát hạt trung, xám vàng, trạng thái chặt vừa; dày 7 m - Lớp 7: 32,5 49,3m − ÷ − là lớp sạn sỏi lẫn cát, trạng thái rất chặt; dày 16,8 m. - Lớp 8: 49,3 81,3m − ÷ là lớp cuội sỏi, cuội tảng, trạng thái rất chặt. Mực nước ngầm xuất hiện ổn định ở cốt – 2,3 m. Địa tầng được phân chia theo thứ tự từ trên xuống dưới như sau: sET, sET pha sEt pha sEt pha c¸t pha c¸t h¹t trung sái lÉn c¸t cuéi sái 1 2 3 4 5 6 7 8 mnn §ÊT LÊP Mặt cắt địa chất 9.2.2 Bảng chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất Bảng 9.1 Chỉ tiêu cơ lý các lớp đất Lớ p Tên đất Chiều dày (m) γ w (kN/m 3 ) γ s (kN/m 3 ) γ k (kN/m 3 ) W (%) W L (%) W P (%) φ C II (kPa) N 60 Hệ số rỗng 1 Đất lấp 1,6 - - - - - - - - - - 2 Sét, sét pha 4,8 19,0 27,2 14,4 31,7 46,1 29,1 5,72 0,375 8 0,887 3 Sét pha 5,1 19,7 27,0 15,45 27,3 30,1 20 4,580,119 5 0,712 4 Sét pha 7 19,7 27,0 15,81 24,9 32,7 22,5 8,53 0,474 11 0,707 5 Cát pha 6,7 19,2 26,9 15,76 21,8 23 18,3 29,9 0,175 19 0,704 6 Cát hạt trung 7 - 26,7 17,4 - - - 28 - 30 0,612 7 Sỏi sạn lẫn cát 16,8 - 26,8 20,3 - - - - - 10 0 0,48 8 Cuội sỏi - 27,2 - - - - - - 10 0 - 9.2.3 Đánh giá tính chất xây dựng của các lớp đất nền 9.2.3.1 Lớp đất 1 Lớp đất lấp có chiều dày 1,6 m. Phân bố mặt trên toàn bộ khu vực khảo sát ,là lớp đất yếu và khá phức tạp, độ nén chặt chưa ổn định. Vì vậy không thể làm nền cho công trình nên lớp này được bóc bỏ hết trong qua trình thi công móng. 9.2.3.2 Lớp đất 2 Lớp sét – sét pha xám ghi, xám xanh trạng thái nửa cứng – dẻo cứng; dày 4,8 m. - Độ sệt: L W W 31,7 29,1 0,15 W W 46,1 29,1 P L P I − − = = = − − 0 0,15 0,25 L I < = < → đất sét ở trạng thái nửa cứng - Hệ số rỗng: e = S W γ (1+ 0,01W) -1 γ = 27,2(1+ 0,01.31,7) 1 0,88 19,0 − = - Trọng lượng riêng đẩy nổi: γ đn = s n γ - γ 1+ e = 3 27,2 -10 = 9,15 kN / m 1+ 0,88 - Mô đun tổng biến dạng: 0 10920E kPa = Lớp đất này có cường độ chịu tải trung bình, biến dạn trung bình, không thích hợp để làm nền cho công trình 9.2.3.3 Lớp đất 3 Lớp sét pha, xám ghi, xám trắng, nâu hồng, trạng thái dẻo mềm – dẻo chảy; dày 5,1 m. - Độ sệt: L W W 27,3 20 0,72 W W 30,1 20 P L P I − − = = = − − 0,5 0,72 0,75 L I < = < → đất sét ở trạng thái dẻo mềm - Hệ số rỗng: e = S W γ (1+ 0,01W) -1 γ = 27(1+ 0,01.27,3) 1 0,74 19,7 − = - Trọng lượng riêng đẩy nổi: γ đn = s n γ - γ 1+ e = 3 27 -10 = 9,77 kN / m 1+ 0,74 - Mô đun tổng biến dạng: 0 12770E kPa = Lớp đất này có cường độ chịu tải nhỏ, biến dạng lớp, không có khả năng làm nền cho công trình. 9.2.3.4 Lớp đất 4 Là lớp sét pha, nâu vàng, xám vàng, xám xanh, trạng thái dẻo cứng – nửa cứng; dày 7,0 m. Độ sệt: L W W 24,9 22,5 0,235 W W 32,7 22,5 P L P I − − = = = − − 0 0,235 0,25 L I < = < → đất sét ở trạng thái nửa cứng - Hệ số rỗng: e = S W γ (1+ 0,01W) -1 γ = 27(1+ 0,01.24,9) 1 0,71 19,7 − = - Trọng lượng riêng đẩy nổi: γ đn = s n γ - γ 1+ e = 3 27 -10 = 9,94 kN / m 1+ 0,71 - Mô đun tổng biến dạng: 0 19000E kPa = Lớp đất này có cường độ chịu tải khá lớn, biến dạng nhỏ. 9.2.3.5 Lớp đất 5 Lớp cát pha, xám vàng, trạng thái dẻo; dày 6,7 m. Độ sệt: L W W 21,8 18,3 0,75 W W 23 18,3 P L P I − − = = = − − 0,5 0,75 1 L I < = < → đất ở trạng thái dẻo mềm - Hệ số rỗng: e = S W γ (1+ 0,01W) -1 γ = 26,9(1+ 0,01.21,8) 1 0,71 19,2 − = - Trọng lượng riêng đẩy nổi: γ đn = s n γ - γ 1+ e = 3 26,9-10 = 9,88 kN / m 1+ 0,71 - Mô đun tổng biến dạng: 0 21250E kPa = Lớp đất này có cường độ chịu tải lớn, biến dạng nhỏ. 9.2.3.6 Lớp đất 6 Là lớp cát hạt trung, xám vàng, trạng thái chặt vừa; dày 7 m - Hệ số rỗng: e = 0,612; 0,55 0,612 0,7e < = < → cát ở trạng thái chặt vừa - Trọng lượng riêng đẩy nổi: γ đn = s n γ - γ 1+ e = 3 26,7 -10 = 10,36 kN / m 1+ 0,612 - Mô đun tổng biến dạng: 0 30000E kPa = Lớp đất này có cường độ chịu tải cao, có khả năng làm nền cho công trình. 9.2.3.7 Lớp đất 7 Là lớp sạn sỏi lẫn cát, trạng thái chặt; dày 16,8 m. - Hệ số rỗng: e = 0,48; 0,48 0,55e = < → trạng thái rất chặt Trọng lượng riêng đẩy nổi: γ đn = s n γ - γ 1+ e = 3 26,8-10 = 11,35kN / m 1+ 0,48 - Mô đun tổng biến dạng: 0 40000E kPa = Lớp đất này có cường độ chịu tải cao, có khả năng làm nền cho công trình. 9.2.3.8 Lớp đất 8 Là lớp cuội sỏi, cuội tảng, trạng thái chặt - Hệ số rỗng: e = 0,45; 0,45 0,55e = < → trạng thái rất chặt - Trọng lượng riêng đẩy nổi: γ đn = s n γ - γ 1+ e = 3 27,2 -10 = 11,86 kN / m 1+ 0,45 - Mô đun tổng biến dạng: 0 130000E kPa = Lớp đất này có cường độ chịu tải cao, có khả năng làm nền cho công trình. Kết luận: Lớp 8 là cuội sỏi, cuội tảng chặt, có khả năng chịu tải lớn, tính năng xây dựng tốt, biến dạng lún nhỏ, thích hợp nhất làm nền công trình. 9.2.4 Đánh giá điều kiện địa chất thuỷ văn Mực nước ngầm ở cốt -2,3 m nên không gây ảnh hưởng nhiều đến móng. Tuy nhiên nếu sử dụng móng cọc, cọc được nối với mối nối nằm dưới mực nước ngầm thì phải quét bitum phủ kín phần thép của nối nối để tránh mối nối bị ăn mòn trong quá trình sử dụng. Tầng hầm nằm ở cốt – 11,6 m nên khi thi công cần biện pháp tháo khô hố móng. 9.3 Lựa chọn giải pháp nền móng 9.3.1 Loại nền móng Với quy mô và tải trọng công trình rất lớn giải pháp móng sâu (móng cọc) là hợp lý hơn cả. Mũi cọc sẽ được ngàm vào lớp đất tốt ( lớp 8). Chiều dài tự do của cọc lớn vì vậy việc tăng chiều sâu hạ cọc làm giảm tổng khối lượng của cọc, của đài và vì thế làm giảm giá thành chung của móng sẽ có lợi hơn là dùng nhiều cọc ngắn. Chiều sâu mũi cọc lợi nhất có thể xác định từ điều kiện cân bằng sức chịu tải của cọc tính theo cường độ vật liệu cọc và tính theo cường độ đất nền - Cọc đóng Do công trình thi công ở nội thành thành phố Hà Nội, do đó, không được phép sử dụng cọc đóng. - Cọc ép Cọc ép có sức chịu tải nhỏ, không phù hợp với quy mô công trình. - Cọc nhồi Là giải pháp nền móng thích hợp với quy mô công trình. 9.3.2 Giải pháp mặt bằng móng Do công trình có chiều cao và số tầng lớn, cao +363,00 m so với mặt đất, 68 tầng nổi và 2 tầng hầm nên tải trọng truyền xuống móng công trình rất lớn nên ta sử dụng phương án móng bè trên nền cọc khoan nhồi đỡ tất cả các cột, vách, lõi cứng. Với phương án này, ta có thể bố trí được số lượng cọc khoan nhồi lớn. Chương 10. Thiết kế móng 10.1 Vật liệu sử dụng Chọn vật liệu làm cọc: - Bê tông cấp bền B35, R b = 19,5 MPa - Cốt thép chịu lực nhóm CIII có R sc = 365 MPa - Cốt đai nhóm CIII có R sw = 290 Mpa 10.2 Xác định tải trọng tính móng Ta sử dụng một đài móng cho tất cả các vách lõi và các cột chính, tải trọng tác dụng được tổng hợp từ nội lực của điểm chân cột, vách tại tầng Base. Các điểm ở tầng Base 10.2.1 Trường hợp không có động đất Ở TH1, tổng lực dọc tác động lên đài móng là lớn nhất. Bảng 10.1 Tải trọng tác động lên đài móng ở TH1 Story Poin t Loa d FX FY FZ MX MY BAS E 69 TH1 1458,04 3,62 9165,73 -4,45 252,47 BAS E 71 TH1 1717,45 3,68 13913,79 -4,51 244,01 BAS E 25 TH1 -3990,77 2733,32 29599,22 4,84 159,99 BAS E 827 1 TH1 937,33 -2,79 19769,78 84,40 159,29 BAS E 23 TH1 11107,64 1303,58 32479,31 -20,79 132,36 BAS E 189 5 TH1 -1175,58 1,78 8560,99 -2,22 122,41 BAS E 111 TH1 699,81 - 1197,31 9652,72 188,91 118,45 BAS E 192 TH1 790,05 1396,68 10329,77 - 228,99 113,06 BAS E 818 7 TH1 1227,04 2124,24 18675,13 - 195,29 112,89 BAS E 37 TH1 51,25 -202,91 44209,97 218,83 111,30 BAS E 67 TH1 761,25 2,60 5855,03 -3,14 106,87 BAS E 822 0 TH1 1048,16 - 1843,87 16894,94 176,76 83,03 BAS E 827 3 TH1 365,64 -24,50 4148,11 3,02 78,15 BAS E 42 TH1 -1347,91 - 6744,79 45378,84 166,15 74,92 BAS E 496 TH1 -5917,91 - 3495,79 7813,12 122,72 67,44 BAS E 189 7 TH1 -495,36 862,04 7063,07 110,50 66,99 BAS E 822 2 TH1 1262,83 2181,83 16033,35 - 103,06 63,41 BAS E 819 1 TH1 684,43 1170,57 6107,22 -89,51 61,88 BAS E 33 TH1 338,33 -21,13 35567,16 25,77 61,69 BAS E 15 TH1 -4915,66 5040,78 40087,94 65,95 61,10 BAS E 50 TH1 62,57 - 1157,56 40249,93 - 109,51 58,56 BAS E 189 1 TH1 -517,55 -899,51 12839,36 -82,00 49,60 BAS E 166 1 TH1 222,03 -375,39 31954,52 77,74 48,46 [...]... diện cọc, bố trí cọc Chọn sơ bộ chiều cao đài móng là hd = 5 m Đáy đài được đặt ở độ sâu 16,6 m so với cốt 0,00 Phần cọc ngàm vào đài 100 mm, phần thép ngàm vào đài là 1000 mm 10.3.1 Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc được xác định theo công thức: Pv = ϕ.(m1m2RbAb + RscAs) Trong đó: ϕ - hệ số uốn dọc, với móng cọc đài thấp không xuyên qua bùn, than... pháp thi công cọc, ở đây khi thi công cần dùng ống vách và đổ bê tông dưới huyền phù sét, m2 = 0,7 m1.m2 Rb = 0,85.0,7.19500 = 11602,5kPa Có: Khi m1.m2 Rb > 6000kPa m1.m2 Rb = 6000kPa theo TCVN 195 - 1997 lấy Bảng 10.3 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu Đường kính cọc Thép dọc Pv (kN) (mm) 800 20ϕ25 5116,87 1200 30ϕ28 10738,97 1500 48ϕ36 21058,50 10.3.2 Xác định sức chịu tải của cọc theo đất nền 10.3.2.1... 15785,51 341 16288,17 341 16790,82 341 17544,07 208 18172,39 201 18800,70 195 19429,02 188 20057,34 182 20685,66 177 21313,98 174 21942,30 174 22570,62 174 Căn cứ vào diện tích mặt bằng công trình và điều kiện thi công, chọn phương án cọc đường kính 1500 mm, chiều dài 46,7 m, ngàm sâu vào lớp cuội sỏi 14m Sức chịu tải của cọc: - PSCT = 20871 kN 10.3.4 Bố trí cọc ≥ Bố trí cọc với khoảng cách 3d = 4500... bố trí cọc 10.4 Kiểm tra khả năng chịu lực của cọc Phân tích sự làm việc của cả hệ kết cấu có đài móng được thực hiện bởi phần mềm Etabs 9.7.1 Mô hình đài móng trong phần mềm Etabs 9.7.1 10.4.1 Xác định độ cứng k của gối đàn hồi Việc xác định độ cứng của gối đàn hồi được thực hiện bằng cách mô tả đất nền và cọc trong phần mềm KCW 2010 V5.79 Các cos cao độ nhập vào phần mềm KCW được tính từ mặt đất... theo công thức: Với: Eb = 34,5 MPa – môđun đàn hồi của bêtông B35 5 K bC Eb I bc – chiều rộng quy ước của cọc, bc = d + 1 I= πd 4 64 I – mômen quán tính tiết diện ngang của cọc, K – hệ số tỷ lệ phụ thuộc vào loại đất, trạng thái đất, loại cọc Khi tính toán cọc chịu tải trọng ngang, thực chất cọc chỉ làm việc với một đoạn cọc có chiều dài hm tính từ đáy của đài cọc gọi là chiều sâu ảnh hưởng của nền. .. 3,95 9164,81 -4,85 -81,44 2813685,0 ∑= 1 N1 = ∑ Fz = 2813685,01kN Vậy tổng lực dọc tác động lên đài: 10.2.2 Trường hợp có động đất Ở TH26 MAX, tổng lực dọc tác động lên đài móng là lớn nhất Bảng 10.2 Tải trọng tác động lên đài móng ở TH26 Max Poin Story t Load FX FY FZ MX MY BAS E 69 TH26 MAX 1310,64 3,78 8241,18 -3,75 226,82 BAS E 71 TH26 MAX 1538,52 3,91 12501,26 -3,73 218,62 BAS E 25 TH26 MAX 3496,96... không có động đất Sử dụng số liệu thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT để tính toán sức chịu tải giới hạn của cọc theo công thức của Nhật Bản cho trong TCXD 205 - 1998 Sức chịu tải cho phép của cọc: 1 α N a A + ( 2Ns Ls +Cu L c ) π d   3 PSPT = (kN) Trong đó: + α - hệ số phụ thuộc phương pháp thi công cọc, cọc khoan nhồi lấy, α = 150; + Na - chỉ số SPT của đất dưới mũi cọc, mũi cọc nằm trong lớp cuội sỏi,... tích tiết diện ngang dưới chân cọc; + Ns - chỉ số SPT của lớp cát bên thân cọc; + Ls - chiều dài đoạn cọc nằm trong đất cát; + Lc - chiều dài đoạn cọc nằm trong đất sét; + Cu xác định từ chỉ số SPT theo công thức Cu = 7,14NSPT (kPa) 10.3.2.2 Trong trường hợp có động đất Sức chịu tải cho phép của cọc: 1 α N a A + ( 2N s Ls +Cu L c ) π d   3 PSPT = (kN) Khi xác định khả năng chịu tải của cọc, làm việc... tải trọng ngang, thực chất cọc chỉ làm việc với một đoạn cọc có chiều dài hm tính từ đáy của đài cọc gọi là chiều sâu ảnh hưởng của nền đất khi cọc chịu lực ngang Chiều sâu ảnh hưởng được xác định theo công thức thực nghiệm hm = 2(d+1) Do đoạn cọc có chiều sâu ảnh hưởng đi qua lớp cát pha dẻo có I L = 0,75 nên hệ số tỷ lệ K = 2000 kN/m4 10.3.3 Lựa chọn tiết diện cọc và sơ bộ số lượng cọc Số lượng cọc