thuyết minh đò án nền móng - móng cọc

Lớp đất số hiệu chiều dàym - Sơ bộ tính toán tiết diện cột..  Tính toán cờng độ trên tiết diện nghiêng..  Tính toán đâm thủng của cọc ở góc- nếu cần → Tính toán cốt thép... Nước ngầm

- Cột ( toàn khối hoặc lắp ghép)

- Số liệu tải trọng tính toán:

 No = 1380 (kN)

 Mo = 138 (kN.m)

 Qo = 34,5 (kN)

2 Nền đất:

Cao trình mặt đất tự nhiên : +0.00m.

Lớp đất số hiệu chiều dày(m)

- Sơ bộ tính toán tiết diện cột

- Đề xuất hai phơng án cọc và thiết kế một phơng án

- Bản vẽ có kích thớc 297 840 ( đóng cùng vào thuyết minh ), trên đó thể hiện:

Cao trình cơ bản của móng cọc đã thiết kế và lát cắt địa chất ( tỷ lệ từ 1:150 đến1:100); các chi tiết cọc (tỷ lệ 1:20 – 1:10); các chi tiết đài cọc ( tỷ lệ 1:50 – 1:30);Bảng thống kê thép đài, thép cọc; các ghi chú cần thiết

Ghi chú: Đồ án này phải đợc thầy hớng dẫn thông qua ít nhất một lần.

+ Tài liệu về địa chất:

+ Các tiêu chuẩn xây dựng [S], SL

Ld

Bd Bc

Q tg

h

1

2 45 (

Bớc 6: Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc: (tải đứng và ngang-nếu cần)

Đ/kiện kiểm tra: P omax  P





 max2max

i

ox o

o

y

y M n

N P

Bớc 7: Kiểm tra cọc

- Giai đoạn thi công: cẩu, lắp cọc

Bớc 8: Kiểm tra tổng thể móng cọc (coi là móng khối qui ớc)

- Kiểm tra áp lực dới đáy móng khối

- Kiểm tra độ lún: S  S gh

Bớc 9: Kiểm tra đài cọc

- Tính toán chiều dày đài:

 Tính đâm thủng của cột.

 Tính toán cờng độ trên tiết diện nghiêng.

 Tính toán đâm thủng của cọc ở góc- nếu cần

→ Tính toán cốt thép.

Bớc 10: Cấu tạo.

Bớc 11: Bản vẽ.

I Tµi liÖu thiÕt kÕ

I.1 Tµi liÖu c«ng tr×nh

- Đặc điểm kết cấu: Nhà công nghiệp một tầng, một nhịp có cầu trục Kết cấu nhà

khung ngang BTCT toàn khối Tiết diện cột: l cb c  0  , 6 0 , 4m

- Tải trọng tính toán tại cốt 0,0

M M n

N

N

tt o tc o

tt o tc o

tt

o

tc

(n l h à h ệ số vượt tải gần đúng có thể chọn chung n = 1,1 1,2 – ở đây chọn n = 1,15)

Tải trọng tiêu chuẩn tại cốt 0,0:

y o

I.2 Tài liệu địa chất:

- Phương pháp khảo sát: Khoan, kết hợp xuyên tĩnh (CPT) và xuyên tiêu chuẩn(SPT)

- Khu vực xây dựng, nền đất gồm 4 lớp có chiều dày hầu như không đổi

) 299 , 0 1 (

741 , 0 779 , 0

§Êt cã tÝnh chÊt x©y dùng kh«ng tèt

Líp 2: Số hiệu 301; dµy h2 = 6,3 m cã c¸c chØ tiªu c¬ lý nh sau:

Đất có tính chất xây dựng không tốt

L p 3: S hi u 201; h ớp 3: Số hiệu 201; h ố hiệu 201; h ệu 201; h 3 = 6,8 m; có các ch tiêu c lý c a ỉ tiêu cơ lý của đất nh ơ lý của đất nh ủa đất nh đất nh t nh sau:

Trong đất các cỡ hạt d(mm) chiếm (%)

Lợng cỡ hạt d  0,5mm chiếm 15,5

d > 0,25mm chiếm 56,5 

Ta thấy hàm lượng cỡ hạt lớn hơn 0,25mm trên 50%  lớp 3 là lớp cát vừa

- Sức kháng xuyên qc = 12 Mpa = 1200 T/m2  lớp 3 là loại cát vừa ở trạng thái chặtvừa, Dựa vào bảng phân loại trạng thái của cát Thạch anh theo hệ số rỗng gần đúngchọn: e0 = 0,65

Do cát ở sâu không lấy đợc mẫu nguyên dạng do đó dung trọng tự nhiên của cát có thể tính dựa vào e trong đó e gần đúng chọn dựa vào bảng phân loại độ chặt của cát Thạch

anh: Bảng chơng 1 - Sách Cơ đất

Cát chặt vừa: q c  1200T/m2 Chọn: e o  0 , 65

1 ) 1 (

) 168 , 0 1 (

1 64 , 2 ) 1 (

.

m T e

W o

Đất có tính chất xây dựng tốt

Lớp 4: Số hiệu 401; rất dày có các chỉ tiêu cơ lý nh sau:

Hµm lượng cỡ hạt lớn hơn 2mm trªn 25% vậy lớp 4 lµ lớp c¸t sỏi.

Sức kh¸ng xuyªn qc = 15 MPa = 1500 T/m2 trạng th¸i chặt vừa

M« đuyn biến dạng E1= .qc lớp 4 lµ c¸t sỏi chặt vừa  chọn  = 2

 E1 = 2.15 = 30 MPa = 3000 T/m2

§Êt cã tÝnh chÊt x©y dùng tèt

NhËn xÐt: C¸t sái, chÆt võa: q c  1500T/m2; N60  40; E o  3000T/m2

§Êt cã tÝnh chÊt x©y dùng tèt

Ta cã kết quả trụ địa chất như sau:

I.3 Tiªu chuÈn x©y dùng

C¸t pha, dÎo : A=5,9 ; B=0,576 ; q c =1,2Mpa ; N 60 =6 ; e o =0,82

Độ lún cho phép S gh = 8 cm Chênh lún tương đối cho phép gh

+ Lớp 1: cát pha dẻo khá yếu, dày 3,2m

+ Lớp 2: sét pha nhão đất yếu, dày 6,3 m

+ Lớp 3: cát vừa, chặt vừa tính chất xây dựng tốt và có chiều dày 6,8 m

+ Lớp 4: cát sỏi, chặt, tốt nhưng ở dưới sâu

Nước ngầm không xuất hiện trong phạm vi khảo sát

IV.1: Chọn độ chôn sâu của đáy đài:

Trong thiết kế: giả thiết tải trọng ngang do đất từ đáy đài trở lên tiếp nhận nên muốn tínhtoán theo móng cọc đài thấp phải thoả mãn điều kiện sau:

min

7 ,

0 h

h 

h - độ chôn sâu của đáy đài

m tg

b

Q tg

5 , 1 86 , 1

3 )

2

10 45 ( )

2 45 (

Q : Tổng lực ngang theo phơng vuông góc với cạnh b của đài: Qx = 3,0 T

; : góc nội ma sát và trọng lợng thể tích đơn vị của đất từ đáy đài trở lên:

- Tiết diện cọc 25  25 (cm) Thép dọc 4 16 AII

- Chiều dài cọc: chọn chiều sâu cọc hạ vào lớp 3 khoảng 3,2m  chiều dài cọc

lc = (3,2 + 6,3 + 3,2) - 1,2 + 0,5 = 12 m

Cọc được chia thành 2 đoạn dài 6 m Nối bằng hàn bản mã

IV.2.2 Sức chịu tải của cọc:

1-a S ứ c ch ị u t ả i c ủ a c ọ c theo v ậ t li ệ u:

Bê tông Mác 300 → R n 1300T/m2

Cốt thép AII: R a  28 000T/m2

PVL = m (Rb Fb + Ra Fa) Trong đó: m : hệ số điều kiện làm việc phụ thuộc loại móng và số lượng cọc trong móng, ở đây dự kiến khoảng 5ữ8 cọc nên chọn m =0,9

Thép 16 Fa : diện tích cốt thép, Fa = 8,04 cm2

 PVL = 0,9.(1300.0,25.0,25 + 2,8.104 8,04.10-4 ) = 93,4 T93T

1-b S ứ c ch ị u t ả i c ủ a c ọ c theo đấ t n ề n:

1.b.1 Xác đ inh theo k ế t qu ả c ủ a thí nghi ệ m trong phòng (ph ươ ng pháp th ố ng kê):

Sức chịu tải của cọc theo nền đất xác định theo công thức: P gh Q s Q c

sức chịu tải tính toán:

tc

gh d

i i i

101

301

C¸t h¹t nhá, chÆt võa 201

+ Q c k.q cm F : sức cản ph¸ hoại của đất ở mũi cọc.

k - hệ số phụ thuộc loại đất vµ loại cọc: tra bảng cã: k = 0,5

40

200 (

, 2

5 , 37 4 , 48 5

+ Q c m.N m.F c sức kh¸ng ph¸ hoại của đất ở mũi cọc

(N m - số SPT của lớp đất tại mũi cọc)





n i

i i

Q

1

. : sức kh¸ng ma s¸t của đất ở thµnh cọc

2 , 211 700

120 2 ,

IV.5 T¶i träng ph©n phèi lªn cäc.

- Theo c¸c giả thiết gần đóng coi cọc chỉ chịu tải dọc trục vµ cọc chỉ chịu nÐn hoặc kÐo + Trọng lượng của đµi vµ đất trªn đµi:

G d F d.h m tb  2 , 7 1 , 3 1 , 2 2  8 , 4T

+ Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên cọc được tính theo công thức:

i

tc x tc i

y

y M n

N P

1 2

4

1

2 4 1 , 1 4 , 84m y

T

Pmax  29 , 1 ; min  22 , 1  Tất cả các cọc đều chịu nén và đều <  P  30T

+ Tải trọng tính toán tác dụng lên cọc không kể trọng lợng bản thân đài và lớp đất phủđược tính theo công thức:

i

tt x

tt o oi

y

y M n

N P

1 2

Trong đó: N tt → tải trọng tính toán tại cốt 0,0

T

N tt

o  138

d tt oy tt ox tt

4

1

2 4 1 , 1 4 , 84m y

i



Lập bảng tính:

V Kiểm tra tổng thể đài cọc.

Giả thiết coi móng cọc là móng khối quy ước như hình vẽ:

V.1 Kiểm tra áp lực d ới đáy móng khối

- Điều kiện kiểm tra :

pqư  Rđ

pmaxqư  1,2.Rđ

- Xác định khối móng quy ước:

 Chiều cao khối móng quy ước tính từ mặt đất đến mũi cọc HM = 12,7 m

 Dùng sơ đồ 1o đối với nền nhiều lớp:

Diện tích đáy móng khối quy ớc xác định theo công thức sau đây:

) 2 )(

2

B L

' '

8 13 5

, 11

36 105 44 25 20 2

, 3 3 , 6 2

33 2 , 3 5 4 3 , 6 20

32 , 1 45 , 2



- Xác định tải trọng tiêu chuẩn dưới đáy khối móng quy ước (mũi cọc):

 Diện tích đáy móng khối quy ớc:

2

9 , 8 37 , 2 77 ,

B L

37 , 3 37 , 2

m

+ Tải trọng thẳng đứng tại đáy móng khối quy ớc:

T h

F

N tc  qu. qu  120  2 ( 8 , 9 12 , 7 )  120  226  346



+ Mô men Mx tiêu chuẩn tại đáy đài :

d tc oy tc ox tc

5 , 4

6 , 15 9 , 8

346

m T

5 , 4

6 , 15 9 , 8

346

m T

s

gh

N c S N q S N B S F

P

R  0,5. .. .   . .  . .

h

3 3

2 1

3 3 2 2 1

7 , 12

43 , 22 2

, 3 3 , 6 2 , 3

3 86 , 1 3 , 6 73 , 1 2 , 3 86 , 1

m T h

h h

h h

37 , 3

37 , 2 2 , 0 1 2

, 0

2 2 , 0 1 2

, 0

s

gh

N c S N q S N B S F

623 3

587 36 3

1 , 26 7 , 12 77 , 1 8 , 34 37 , 2 86 , 1 86 , 0 5 , 0

m T

Ta có: tb  38 , 8T/m2 R d  208T/m2

 Nh vậy đất nền dới đáy móng khối quy ớc đủ khả năng chịu lực

Chú ý:

Nếu dới mũi cọc có lớp đất yếu thì phải kiểm tra khả năng chịu lực của lớp đất này

V.2 Kiểm tra lún cho móng cọc:

Độ lún đợc tính với tải trọng tiêu chuẩn:

2

/ 8 ,

tb



Độ lún của móng cọc đợc tính toán nh sau:

Chia nền đất dới đáy móng khối thành từng lớp phân tố có chiều dày

4

qu

B

h  Dùng phơng pháp cộng lún phân tố: (nếu cọc đặt vào lớp thứ 4 thì dới đáy móng khối quy ớc coi là nền nền đồng nhất ta có thể tính lún bằng cách dùng kết quả của lý thuyết đàn hồi.)

Q o

N o tt

±0.000 -1.200

Kết quả tính toán ứng suất lập thành bảng sau:

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,6

22,5 23,4 24,3 25,2 26,1 27,0 28,0 29,0

1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,3 1,5

1 0,9737 0,8589 0,7030 0,5583 0,4414 0,3152 0,2559

16,3 15,9 14,0 11,4 9,1 7,2 5,0 4,2

Tại điểm 7: ứng suất do trọng lợng bản thân của đất nền bt  28T/m2

ứng suất gây lún: 2 5 , 6 / 2

5

28 5

1 / 0 ,

zi oi

i i E

h S

1





8 , 0





) / (T m2

16,1 15,0 12,7 10,2 8,0 6,1 4,6

1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500

0,4 0,4 0,3 0,27 0,2 0,16 0,12

cm

S  1 , 8 độ lún rất nhỏ

V.3 Tính toán kiểm tra cọc

Khi vận chuyển cọc: tải trọng phân bố q =  F.n

M1 =

2

qa 2 = 0,234 1,32 /2  0,2 Tm;

- Trờng hợp treo cọc lên giá búa: để  

 2

2 M

M  b  0,294 lc = 1,764 m + Trị số mô men dơng lớn nhất: M2 =

Ta thấy Mô men trờng hợp a, nhỏ hơn Mô men trờng hợp b, nên ta dùng mô men trờng hợp b để tính toán.

+ lấy lớp bảo vệ cốt thép cọc là a’= 3cm  chiều cao làm việc của cốt thép là:

cm

h0  30  3  27

2 2

2 0 , 000053 0 , 53

28000 27 , 0 9 , 0

362 , 0

9 ,

M F

a o

Cốt thép dọc chịu mô men uốn của cọc là 2  16 (F a  4cm2 )

 cọc đủ khả năng chịu tải khi vận chuyển, cẩu lắp

2

Diện tích cốt thép của móc cẩu: 2

'

305 , 0 23000

702 , 0

cm R

F F

Tính toán cờng độ trên tiết diện nghiêng theo lực cắt

Tính toán đài chịu uốn

V.4.1 Tính toán đâm thủng của cột:

Gần đúng tính kích thớc tiết diện cột nh sau: (b  c l c)

n

tt c

R

n N

F   N tt- lực dọc tính toán ở chân cột

(n= 1,2-hệ số xét đến ảnh hởng của mô men)Giả sử tính đợc tiết diện cột là (30  50) cm2 ;

ta chọn tiết diện cổ móng tiết diện (40  60) cm2 để tính toán đài

(Giả thiết bỏ qua ảnh hởng của cốt thép ngang)

- Kiểm tra cột đâm thủng đài theo dạng hình tháp:

P P P

7 , 0 ( 1 5 , 1 ) ( 1 5

7 , 0 ( 1 5 , 1 ) ( 1 5

h0 - Chiều cao làm việc của đài h0 = 0,7m

- C1, C2 – khoảng cách trên mặt bằng từ mép cột đến mép của đáy tháp đâm thủng: C1 =0,675; C2 = 0,75

P cdt  2 , 16 ( 0 , 4  0 , 75 )  2 , 04 ( 0 , 6  0 , 675 ) 0 , 7 75  2 , 484  2 , 6 52 , 5  267

Vậy: P dt  110 , 4T P cdt  267T

 Chiều cao đài thỏa mãn điều kiện chống đâm thủng

Q- tổng phản lực của các cọc nằm ngoài tiết diện nghiêng:

T P

C  1  0 , 675

1 675 , 0

7 , 0 1 7 , 0

h b T

Q 63 , 4   o. k  68 , 2

 thỏa mãn điều kiện phá hỏng trên tiết diện nghiêng theo lực cắt

Kết luận: chiều cao đài thỏa mãn điều kiện đâm thủng của cột và cờng độ trên tiết diện

nghiêng

V.4.3 Tính toán đài chịu uốn: (Tính toán cờng độ trên tiết diện thẳng góc)

Ta xem đài làm việc nh những bản conson bị ngàm ở tiết diện mép cột, hoặc mép tờng Tính mô men tại ngàm (Mô men lớn nhất)

- Mômen tại mép cột theo mặt cắt I-I:

M I r1(P04P05)

Trong đó: r1: khoảng cách từ trục cọc 4 và 5 đến mặt cắt I-I r1 0,8m

Cốt thép yêu cầu( chỉ đặt cốt đơn)

a

I R h

M

9 ,

0 0 = 0 , 0028 2

28000 7 , 0 9 , 0

7 ,

M

9 ,

28000 7 , 0 9 , 0

04 ,

8 , 15

a h L F

 bố trí cốt thép với khoảng cách nh trên có thể coi là hợp lý.

VI Cấu tạo và bản vẽ:

Cấu tạo móng xem bản vẽ

Tài liệu tham khảo

Cẩm nang dùng cho kỹ s Địa kỹ thuật - Trần Đình Việt

Thiết kế thi công hố móng sâu - Nguyễn Bá Kế

Những phơng pháp xây dựng Công trình trên nền đất yếu

- Hoàng văn Tân … 1997Nền và móng – Phan Hồng Quân

Tiêu chuẩn thiết kế thi công và nghiệm thu móng cọc: 189: 1996; 190: 1996; 205: 1998;206: 1998; 88: 1982; 269: 2002; 358:2005; 359:2005;

TCXD: 45-78 - Tiêu chuấn xây dựng Việt nam