Tieu Luan Công Trình Kho Bạc Nhà Nước Hà Nội.docx

CHƯƠNG 2: KẾT CẤU

TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH

3.1 Tải trọng thường xuyên (Tĩnh tải).

3.1.1 Tải trọng phân bố đều trên sàn

- Bởi vì xác suất xuất hiện đồng thời tải trọng sử dụng ở tất cả các sàn giảm khi tăng số tầng nhà, nên tất cả các tiêu chuẩn thiết kế đều qui định các hệ số giảm tải khi tính toán các cấu kiện thẳng đứng chịu lực.

- Tuy nhiên với công trình đang tính, để đơn giản cho việc tính toán và thiên về an toàn ta sẽ bỏ qua không xét đến sự giảm tải khi tính toán.

- Theo cấu tạo sàn ta tính toán trọng lượng cho 1 m2 bản sàn:

Bảng 3.1 Tĩnh tải sàn phòng, sàn hành lang (S1)

Bảng 3.2 Tĩnh tải sàn vệ sinh (S2)

Các lớp cấu tạo, và cách tính hệ số qui đổi

Lớp granitô nhân tạo tc (0,18 0,3)

Tổng các lớp hoàn thiện 2,91 3,343

Tổng các lớp hoàn thiện 1,03 1,56

S g g bt bt bcn bcn ) S  2,952(kN / m 2 )

Bảng 3.3 Tĩnh tải bản chiếu nghỉ

Bảng 3.4 Tĩnh tải bản thang

- Để thuận tiện trong dựng mô hình tính toán kết cấu khung, ta quy đổi tải trọng cầu thang về diện tích sàn tương đương mà không xét đến độ cứng của sàn.

- Cầu thang bộ có kích thước bản thang là 1,6x2,7/cos(31o) = 1,6x3,15(m); và kích thước bản chiếu nghỉ là 1,61x3,3 (m) Ta có tổng các lớp hoàn thiện truyền lên sàn tương đương là: g std  t t

Hệ trần treo thạch cao 0,45 1,2 0,54

Tổng trọng lượng các lớp hoàn thiện 2,05 2,58

Vữa XM chống thấm và tạo dốc 1% 22 0,03 0,66 1,3 0,86

Bảng 3.5 Tĩnh tải sàn mái (M1)

Bảng 3.6 Tĩnh tải sàn mái (M2)

Bảng 3.7 Tĩnh tải sê nô (X1)

Khung thép vách kính, hoặc vách ngăn thạch cao dày 80mm

Bảng 3.8 Tĩnh tải tường gạch

Bảng 3.9 Tĩnh tải khung thép - vách kính, vách ngăn thạch cao, cửa đi và cửa sổ

* Tải trọng tường phân bố trên dầm được tính toán theo công thức: q t  g 0 ( S t − S c )  g 0 S c

Trong đó: q t – Tải trọng tường phân bố đều trên dầm gt0 – Tải trọng phân bổ theo diện tích tường gc0 – Tải trọng phân bổ theo diện tích cửa

St ,Sc – Diện tích tường, diện tích ô cửa (nếu có)

Lt - Chiều dài bức tường trên dầm.

Diện tích tường St Diện tích cửa Sc Tải trọng tường/ váchg0t

/m ) trọngTải tường phấnbố dầmlên (kN/m) h t (m) l t

Bảng 3.10 Tải trọng tường, vách ngăn trên dầm

* Tải trọng vách ngăn trên sàn được quy đổi về tải phân bố trên diện tích sàn: q st  g 0t S t

Trong đó: q st – Tải trọng tường phân bố trên diện tích sàn g t0 – Tải trọng phân bổ theo diện tích tường

St ,Ss – Diện tích tường, diện tích ô sàn

- Tại vị trí có vách ngăn (ô sàn S2), diện tích vách ngăn và các ô sàn là giống nhau, ta có tải trọng vách ngăn quy về tải phân bố trên sàn là: t g 0 S t 0,5  [(3, 6 − 0,1)  5, 7) s

- Tải trọng tường ngăn dày 110 khu WC (ô sàn S9): hiệuKý Đặc điểm Hoạt tải sàn (kN/m ) 2 ptc Hệ số ptt

P2 Sảnh, Hành lang, cầu thang 3 1,2 3,6

P4 Mái bằng không sử dụng 0,75 1,3 0,975

- Tải trọng tường ngăn dày 110 trên ô sàn S5: q st  g 0 (S t − S c ) g 0 S c

- Tải trọng tường ngăn dày 110 trên ô sàn S8: q st  g 0t (S t − S c ) g 0c S c

Dựa vào công năng sử dụng của các phòng và của công trình trong mặt bằng kiến trúc và theo TCVN 2737-2020 về tải trọng và tác động, ta có số liệu hoạt tải cho các loại sàn cho trong bảng dưới đây

Bảng 3.11 Hoạt tải trên sàn

3.3 Tải trọng gió đơn vị

3.3.1 Thành phần tĩnh của tải trọng gió

- Theo TCVN 2737 – 1995 tải trọng và tác động Thành phần tĩnh của tải trọng gió được giả thiết tác dụng lên bề mặt đón gió theo công thức:

Trong đó: n: hệ số tin cậy của tải trọng gió, n = 1,2 k hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo chiều cao.

C: hệ số khí động được lấy theo tiêu chuẩn: Cđ = 0,8, Ch = -0,6

W0: giá trị áp lực gió lấy theo bản đồ phân vùng áp lực gió Công trình xây dựng tại Tp Hà Nội nằm trong vùng IIB, có W0 = 95 daN/m2.

- Trong phạm vi đồ án, tính toán với giả thiết mô hình sàn tuyệt đối cứng trong mặt phẳng sàn, gió hút và gió đẩy tác dụng lên dầm biên theo công thức : q = W.hi

W: Áp lực gió trên bề mặt đón gió

2 với H i là chiều cao tầng.

Bảng 3.12 Áp lực gió tác dụng vào dầm biên

3.3.2 Thành phần động của tải trọng gió

Theo tiêu chuẩn 229 -1999 đối với các nhà nhiều tầng cao hơn 40m thành phần động của tải trọng gió phải được kể đến khi tính toán.

- Tuy nhiên, trong phạm vi đồ án tốt nghiệp năm học 2020, thành phần gió động được phép lược bỏ để giảm tải khối lượng cho sinh viên Do đó, trong phạm vi đồ án này ta bỏ qua thành phần gió động.

THIẾT KẾ SÀN TẦNG 5

Hình 4.1 Mặt bằng ô sàn tầng 5 Bảng 4.1 Thống kê sàn tầng 5

(cm) Tải trọng (kN/m ) 2 l2/l1 Ghi chú Chức l1 l2 hs năng

3 Làm việc 1 phương Hành lang S5 2,0

6 Bản kê 4 cạnh Hành lang S6 2,8

4 Bản kê 4 cạnh Hành lang

4.2 Tính toán cốt thép sàn

4.2.1 Tính toán ô sàn S9 (Bản kê 4 cạnh)

Kích thước: l1×l2 = 2,85m×5,4m Dầm bao quanh có tiết diện 22x50cm, 22x40cm, tỷ số h d /h b > 3 nên ô sàn thuộc loại ngàm 4 cạnh (sơ đồ 9).

Hình 4.2 Sơ đồ tính bản kê 4 cạnh

- Nhịp tính toán của ô bản là : l1tt = l1 = 2,85 m. l 2tt = l 2 = 5,4 m.

Giả thiết chiều cao tính toán của ô bản là : h0tt = h - a0 = 10 - 1,5 = 8,5 cm.

- Ô sàn S9 có: g s = 6,05 kN/m 2 ; g t = 1,6 kN/m 2 ; p s = 2,4 kN/m 2

-Đây thuộc loại ô sàn 9 tra bảng phụ lục 6 sách sàn sườn bê tông toàn khối (với

L2tt/L1tt = 1,89) ta có: α01= 0,048 ; α02=0,0134 (ứng với trường hợp bản có 4 cạnh kê tự do). α11= 0,019 ; α12=0,0052 (ứng với trường hợp bản có 4 cạnh ngàm). β1= 0,0409 ; β2=0,0114 (ứng với trường hợp bản có 4 cạnh ngàm).

-Với mômen dương ở giữa bản:

* Cốt chịu Mô men dương:

- Theo phương cạnh ngắn: M1 = 3,474 kN.m

Chọn8a200 (Bố trí cho 1m chiều dài bản)

- Kiểm tra khả năng chịu lực của bản

Chọn lớp bê tông bảo vệ c = 10 mm Khoảng cách tính toán: a = 10+8/2 = 14 mm h 0 = h-a = 100-14 = 86 mm

Tính duyệt khả năng chịu lực của bản:

Mgh = 4,443 kNm > M = 3,474 kNm (Thỏa mãn)

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép

Hàm lượng cốt thép tối đa:max  R   R b 

Hàm lượng cốt thép bố trí: A s b.h o

- Theo phương cạnh dài : M 2 = 0,956 kN.m

Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

Chọn lớp bê tông bảo vệ c = 10 mm Khoảng cách tính toán: a = 10+8+6/2 = 21 mm h0 = h-a = 100-21 = 79 mm

M gh = 2,322 kNm > M = 0,956 kNm (Thỏa mãn)

* Cốt chịu Mô men âm:

- Theo phương cạnh ngắn: MI = 6,326 kN.m

Chọn lớp bê tông bảo vệ c = 10 mm Khoảng cách tính toán: a = 10+8/2 = 14 mm h0 = h-a = 100-14 = 86 mm

- Theo phương cạnh dài: MII = 1,763 kN.m

Chọn lớp bê tông bảo vệ c = 10 mm Khoảng cách tính toán: a = 10+8+6/2 = 21 mm h0 = h-a = 100-21 = 79 mm

4.2.2 Tính toán ô sàn S2 (Bản làm việc theo một phương)

Kích thước: l1×l2 = 2,85m×7,2m Dầm bao quanh có tiết diện 22x40cm, 22x50cm và 25x70cm Ô bản thuộc trường hợp 2 cạnh ngàm theo phương ngắn.

Hình 4.3 Sơ đồ tính bản làm việc theo một phương.

- Nhịp tính toán của ô bản theo phương cạnh ngắn là : l 1tt = l 1 = 2,85 m.

Giả thiết chiều cao tính toán của ô bản là : h 0tt = h - a 0 = 10 - 1,5 = 8,5 cm.

- Ô sàn có: gs = 4,29 kN/m2; gt = 0,243 kN/m2; ps = 4,8 kN/m2

-Với mômen dương ở giữa bản: q.l2 (4, 29 0, 243 4,8) 2,852

* Cốt chịu Mô men dương:

- Theo phương cạnh ngắn : M nh = 3,159 kN.m

Chọn lớp bê tông bảo vệ c = 10 mm Khoảng cách tính toán: a = 10+6/2 = 13 mm h0 = h-a = 100-13 = 87 mm

M gh = 3,392 kNm > M = 3,159 kNm (Thỏa mãn)

- Theo phương cạnh dài bố trí cốt thép theo cấu tạo:

Chọn6a200 (Bố trí cho 1m chiều dài bản) có ASch = 142 mm2

* Cốt chịu Mô men âm:

- Theo phương cạnh ngắn: Mg = 6,317 kN.m

Chọn lớp bê tông bảo vệ c = 10 mm Khoảng cách tính toán: a = 10+8/2 = 14 mm

Kích thước tính toán (m) l2/l1 Các hệ số tính toán (TH1,TH9) l1 l2 hs α01 α02 α11 α12 β1 β2

- Theo phương cạnh dài bố trí cốt thép theo cấu tạo:

Chọn6a200 (Bố trí cho 1m chiều dài bản) có A Sch = 142 mm 2

4.2.3 Tính toán và bố trí cốt thép các ô sàn khác

- Theo TCVN 5574-2018 mục 8.6: Bố trí cốt thép dọc cho cấu kiện

- Cốt thép dưới: Chạy dài hết ô sàn

- Cốt thép mũ: Đoạn vươn lk = (1/4)lnhịp

Bảng 4.2 Tra hệ số tính toán sàn theo sơ đồ đàn hồi Ô sàn

Bố trí cốt thép (mm) S

Quy về lực tập trung (kN) Mô men dương (kN.m)

Bảng 4.3 Nội lực tính toán sàn

Bảng 4.4 Tính toán và bố trí cốt thép sàn

Kiểm tra điều kiện làm việc

Bảng 4.5 Kiểm tra thép sàn đã bố trí

THIẾT KẾ KHUNG TRỤC C

5.1 Sơ đồ tính khung phẳng

5.1.1 Sơ đồ hình học khung phẳng

- Sử dụng chương trình tính toán kết cấu etabs để mô hình hóa công trình.

Hình 5.1 Mô hình kết cấu công trình

Hình 5.2 Sơ đồ hình học khung trục C

- Kích thước mặt bằng khai báo theo trục định vị Kích thước theo phương đứng khai báo theo chiều cao tầng, riêng đối với tầng 1 phải kể đến phần chân cột ngàm với móng Trong phạm vi đồ án này, giả thiết phần chân cột từ cos 0,0 đến mặt móng là 1,5m Do đó, khi khai báo chiều cao tầng 1 là 6m.

Hình 5.3 Sơ đồ phần tử khung trục C Đánh giá dao động của công trình

Story Load Case/Combo Direction Drift Label X Y Z m m m

TABLE: Modal Participating Mass Ratios

Case Mode Period UX UY RZ

Modal 6 0,262 0,0406 0,0016 0,0393 Modal 7 0,255 0,1077 0,0012 0,0033 Modal 8 0,182 0,0007 0,0003 0,0062 Modal 9 0,169 0,0002 0,0527 0,0007 Modal 10 0,138 0,0002 0,0001 0,0022 Modal 11 0,121 0,0469 0,00003139 0,0083 Modal 12 0,112 0,0005 0,0001 0,0008

Bảng 5.1 Các chỉ số dao động của công trình

- Từ kết quả dao động của công trình, ta thấy mode 2 công trình dao động chịu xoắn với tỷ lệ 50,53%, mode 1 công trình dao động theo phương X với tỷ lệ

59,02%, mode 3 công trình dao động theo phương Y với tỷ lệ 52,1% Công trình làm việc khá đồng đều theo các phương Phương án kết cấu đảm bảo yêu cầu về dao động. Đánh giá chuyển vị ngang do gió

Bảng 5.2 Kết quả chuyển vị lêch tầng do gió

TABLE: Diaphragm Center of Mass Displacements Story Diap h Load

Case UX UY RZ Poin t X Y Z m m rad m m m

- Giá trị chuyển vị lệch tầng lớn nhất do gió theo phương Y gây ra tại tầng 1 là

Bảng 5.3 Kết quả chuyển vị đỉnh do gió

- Giá trị chuyển vị lớn nhất tại đỉnh do gió theo phương Y là: 0,015996m 60 cm thì đặt cốt giá = 1214 mm.

Chiều dày lớp bảo vệ: a >max và a0: a 0 = 15mm trong dầm có h < 250mm. a0 = 20mm trong dầm có h > 250 mm.

Do độ dài của thuyết minh hạn chế và các bước tính toán tương tự nên trong thuyết minh ta chỉ tính toán cho 1 số tiết diện dầm, cột Còn các dầm, cột còn lại sử dụng bằng phần mềm excel để tính toán As và hàm lượng cốt thép và chọn thép.

+ Mômen dương lớn nhất: M max

+ Mômen âm lớn nhất: Mmin.

- Cốt thép tối thiểu nhóm CB300V.

- Kích thước tiết diện ngang nhỏ nhất của cột:

+ Theo TCVN 5574 – 2018: Tiết diện cột nên chọn sao cho tỉ số giữa chiều cao thông thuỷ của tầng và của chiều cao tiết diện cột không lớn hơn 25 Chiều rộng tối thiểu của tiết diện không nhỏ hơn 200 mm (Tiết diện chọn bmin 0 mm thỏa mãn )

- Tổng hàm lượng cốt thép dọc: min = 1% ; max = 6%.

- Đường kính cốt thép đai không nhỏ hơn 1/4 lần đường kính cốt thép dọc và phải ≥

8mm (riêng đối với động đất mạnh ≥ 10mm).

- Trong phạm vi vùng nút khung từ điểm cách mép dưới của dầm một khoảng l1 (l1

≥ chiều cao tiết diện cột và ≥ 1/6 chiều cao thông thuỷ của tầng, đồng thời ≥

450mm) phải bố trí cốt đai dày hơn Khoảng cách đai trong vùng này không lớn hơn

6 lần đường kính cốt thép dọc và cùng không lớn hơn 100mm.

- Tại các vùng còn lại, khoảng cách đai chọn ≤ cạnh nhỏ (thường là chiều rộng) của tiết diện và đồng thời ≤ 6 lần (đối với động đất mạnh) hoặc 12 lần (đối với động đất yếu và trung bình) đường kính cốt thép dọc.

- Nên sử dung đai thép kín Tại các vùng nút khung nhất thiết phải sử dụng đai kín cho cả cột và dầm.

Nhận xét : Trong nhà cao tầng thường lực dọc tại chân cột thường rất lớn so với mô men (lệch tâm bé), do đó ta ưu tiên cặp nội lực tính toán có N lớn Tại đỉnh cột thường xảy ra trường hợp lệch tâm lớn nên ta ưu tiên các cặp có mômen lớn Ngoài ra, trong một số trường hợp có các giá trị nội lực không phải là lớn nhất nhưng lại gây nguy hiểm hơn trường hợp có một giá trị nội lực lớn nhất Do đó, ta tính toán với cả 4 cặp nội lực rồi từ đó chọn ra thép lớn nhất từ 4 cặp đó.

+ Bê tông dầm cấp độ bền B22,5 có: Rb = 13,0 MPa ; Rbt = 0,975 MPa.

+ Cốt thép dọc loại CB300V có: R s = R sn /1,15 = 300/1,15 = 260 MPa.

+ Tra bảng theo được các giá trị:R= 0,424 ;R= 0,609.

5.2.2 Tính toán bố trí thép cột

5.2.2.1 Tính toán cột trục 1, tầng 1

Thứ tự Vị trí cặp NL Đặc điểm MXtu

Cặp thứ 3 14-1 Nmax 35,66 60,95 3228,81 e ax  Max 1,33cm Max ; e ay  Max 1,67cm Max ;

Nội lực tính toán trích từ bảng THNL:

- Chiều dài tính toán: l = 5,5 m (từ mặt móng đến đáy dầm tầng 1);

- Tiết diện tính toán: C x x C y @x50cm.

- Xác định ảnh hưởng của uốn dọc

+ Độ lệch tâm ngẫu nhiên:

NỀN MÓNG

GIẢI PHÁP NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH

6.1 Các căn cứ và tiêu chuẩn thiết kế. Đặc điểm kết cấu công trình: Kết cấu nhà khung ngang BTCT toàn khối.

- Với móng cọc, cặp nội lực nguy hiểm nhất là cặp nội lực có lực dọc lớn nhất.

Do đó, ta tính toán cặp nội lực với Nmax

- Khi tính toán nền móng theo TTGH II, cần khống chế độ lún giới hạn với 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 hư hỏng, và để đảm bảo mĩ quan của công trình:

Theo TCXD 10304 - 2014: Nhà khung bê tông cốt thép có tường chèn: Độ lún tuyệt đối giới hạn: Sgh = 10 cm. Độ lún lệch tương đối giới hạn:S gh = 0,002

6.2 Điều kiện địa chất, thủy văn:

Phương pháp khảo sát: Khoan, kết hợp xuyên tĩnh (CPT) và xuyên tiêu chuẩn(SPT). Chiều sâu khoan là 35m.

- Khu vực xây dựng, nền đất gồm 5 lớp có chiều dày gần như không đổi.

- Mực nước ngầm nằm ở độ sâu trung bình là 30m so với mặt đất tự nhiên.

Lớp 1 : Đất lấp gạch vụn và thảm thực vật, dày h 1 = 1,0 m

Lớp 2 : Sét màu xám xanh, dày h2 = 6,5 m

Lớp 3 : Sét pha màu xám vàng loang lổ xám xanh, dày h 3 = 5,4 m

Lớp 4 : Cát pha màu xám vàng dày h4 = 4,2 m

Lớp 5 : Cát hạt nhỏ màu xám vàng, dày h5 = 5,2 m.

Lớp 6 : Cát hạt trung, rất dày

Lớp 2: h 2 = 6,5 m có các chỉ tiêu cơ lý như sau:

Chỉ số dẻo A = wnh - wd = 51,5 – 31,7 = 19,8% > 17%

=>Tra bảng ta thấy đây là lớp đất sét.

Kết quả TN nén ép e ứng với P(KPa) qc

− 31,7 19,8  0,828 => 0,75 < B = 0,828 < 1 Tra bảng ta có trạng thái của đất cát là trạng thái dẻo chảy đến dẻo mềm.

Hệ số rỗng tự nhiên: e− 1− 1 1,307

Từ kết quả xuyên tĩnh qc = 0,86 Mpa = 860 kN/m2

( Với đất sét có qc = 860 kN/m2 < 1500 kN/m2 thì = 3-6) lấy =5

Cùng với kết quả xuyên tiêu chuẩn N = 5

Nhận xét: Đất có tính chất xây dựng không tốt

Lớp 3: h3 = 5,4 m có các chỉ tiêu cơ lý như sau:

- Chỉ số dẻo: A= Wnh - Wd 6,3 – 25,8 = 10,5 < 17→ loại đất sét pha.

- Độ sệt của đất là: B = W− W d

0,25 < B = 0,362 < 0,5→ trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng.

Kết quả TN nén ép e ứng với P(KPa) qc

- Hệ số rỗng tự nhiên: e 0 =   n  (1 0 01 W )

- Kết quả CPT: q c = 1,97Mpa = 1970kN / m 2

- Mô duyn biến dạng: E0 = 5qc = 5.1970 = 9850 kN/m2

(sét pha, dẻo mềm chọn = 5-8; ở đây chọn = 5 ).

Nhận xét: Đất có tính chất xây dựng không tốt

Lớp 4: h4 = 4,2 m có các chỉ tiêu cơ lý như sau:

=>Tra bảng ta thấy đây là lớp đất cát pha.

A 6, 7Tra bảng ta có trạng thái của đất cát pha là trạng thái dẻo cứng đến cứng.

Thành phần hạt (%) tương ứng cỡ hạt Độ ẩm tự nhiên w

Kết quả xuyên chuẩn tiêu N

Hạt bụi Hạt Thô To vừa nhỏ mịn sét

Hệ số rỗng tự nhiên: e− 1− 1 0, 764

Từ kết quả xuyên tĩnh: qc = 3,14 Mpa = 3140 kN/m2

Mođun biến dạng : E =.qc = 3.3140 = 9420 (kN/m2)

(Với đất cát pha có qc = 3140 kN/m2 > 1500 kN/m2 thì = 3-5) lấy =3

Cùng với kết quả xuyên tiêu chuẩn N60 = 22

Nhận xét: Đất có tính chất xây dựng tương đối tốt

Lớp 5: Rất dày, có các chỉ tiêu cơ lý như sau:

- Hàm lượng cỡ hạt d > 0,25 mm chiếm: 3,5+15+28,5 = 47 % < 50%

- Hàm lượng cỡ hạt d > 0,1 mm chiếm: 3,5+15+28,5+29 = 76 % > 75 %

- Hệ số rỗng tự nhiên:

Thành phần hạt (%) tương ứng cỡ hạt Độ ẩm tự nhiên w

Kết quả xuyên chuẩn tiêu N

Hạt bụi Hạt Thô To vừa nhỏ mịn sét

1,86 - 1 = 0,668 0,6 < e0 = 0,668 < 0,75,→ Đất ở trạng thái chặt vừa. Độ bão hòa: G = w.D 0,175´ 2,64 e 0,668

- Kết quả CPT: qc = 7,6Mpa = 7600kN/m2

- Mô đun biến dạng: E 0 = 2q c = 2.7600 = 15200 kN/m 2

(cát, chặt vừa chọn = 1-3; ở đây chọn = 2 ).

Nhận xét: Đất có tính chất xây dựng tốt.

Lớp 6: Rất dày, có các chỉ tiêu cơ lý như sau:

- Hàm lượng cỡ hạt d > 0,25 mm chiếm: 16+35,5+14,5 = 66 % > 50%

- Hệ số rỗng tự nhiên: e 0 =   n  (1 0 01 W )

1,94 - 1 = 0,585 0,55 < e0 = 0,585 < 0,7,→ Đất ở trạng thái chặt vừa. Độ bão hòa: G = w.D 0,165´ 2,64 e 0,585

- Kết quả CPT: qc = 9,5Mpa = 9500kN/m2

- Mô đun biến dạng: E 0 = 2q c = 2.9500 = 19000 kN/m 2

(cát, chặt vừa chọn = 1-3; ở đây chọn = 2).

Nhận xét: Đất có tính chất xây dựng rất tốt.

*Ta có kết quả trụ địa chất như sau:

Hình 6.1 Mặt cắt địa chất công trình

6.3 Giải pháp nền móng và vật liệu móng

6.3.1 Lựa chọn giải pháp nền móng

- Từ lớp đất 1 đến lớp đất 6, có tính chất tốt dần Lớp đất 6 rất tốt để làm nền móng công trình, tuy nhiên lại ở khá sâu Lớp 5 khá dày 5,8m có khả năng làm nền móng công trình.

- Công trình có tải trọng vừa phải, khu vực xây dựng tương đối bằng phẳng, biệt lập.

- Lựa chọn giải pháp móng cọc đài thấp:

Phương án: dùng cọc BTCT 30x30 cm, đài đặt vào lớp 2, mũi cọc hạ xuông lớp đất

6.3.2 Lựa chọn vật liệu móng Đài cọc:

+ Bê tông : B22,5 có R b = 13000 kN/m 2 , R bt = 975 kN/m 2

+ Bê tông lót: Mác B7.5 dày 100 mm

+ Đài liên kết ngàm với cột và cọc Thép của cọc neo trong đài 20d (Ở đây chọn đoạn neo là 500 mm và đầu cọc trong đài 100 mm).

+ Cốt thép: Loại < 10 - CB240; Loại ≥ 10 – CB400V

6.3.3 Lựa chọn chiều sâu đặt móng

Trong thiết kế: giả thiết tải trọng ngang do đất từ đáy đài trở lên tiếp nhận nên muốn tính toán theo móng cọc đài thấp phải thoả mãn điều kiện sau: h m  0, 7h min hm - độ chôn sâu của đáy đài h min o f

2) o o g´ b 2 17,4´ 1,5 = 0,78(m) Q: Tổng lực ngang theo phương vuông góc với cạnh b của đài: Qx = 39,77 (kN)

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

 = 6 o 00’; = 17,4 (kN/m 3 ) b : bề rộng đài chọn sơ bộ b = 1,5 m

→ Chọn h m = 1,5 m (tính từ cos nền tự nhiên -0,9m, đáy đài nằm ở cos -2,4m) đáy đài đặt vào lớp đất thứ 2 sét dẻo chảy.

- Đoạn cọc neo trong đài là 0,5+0,1 = 0,6m Chọn chiều sâu cọc hạ vào lớp đất 5 là

1,8m Vậy tổng chiều dài cọc dự kiến sẽ là :

L = 1,0 + 6,5+5,4+4,2+1,8-(1,5-0,6) = 18(m) Cọc được chia thành 3 đoạn dài

→ Chiều sâu khối móng qui ước: H m = 18+1,5-0,6 = 18,9(m).

Trục Kí hiệu phần tử Đặc điểm cặp nội lực

(kN) (kN.m) (kN.m) (kN) (kN)

Trục Kí hiệu phần tử Đặc điểm cặp nội lực

(kN) (kN.m) (kN.m) (kN) (kN)

N 0 0y 0xtc = tc N tt M 0x 0y Q ; Trong phạm vi đồ án chọn n = 1,15 tt

TINH TOAN NỀN MONG

7.1 Tải trọng tính toán tải chân cột

Bảng 7.1 Nội lực tính toán tại chân cột tầng 1

Nhận xét: Đặc điểm chịu lực của cột trục 3 khá tương đồng với cột trục 2 Do đó, ta tiến hành tính toán móng cho trục 1,2 và 4 Móng trục 3 bố trí giống trục 2.

Bảng 7.2 Nội lực tiêu chuẩn tại chân cột tầng 1

7.2 Thiết kế sức chịu tải của cọc

7.2.1 Sức chịu tải cọc theo vật liệu sử dụng.

- Sức chịu tải theo vật liệu: P VL = m (R b A b + R s A s )

Trong đó: m : hệ số điều kiện làm việc phụ thuộc loại móng và số lượng cọc trong móng, ở đây dự kiến khoảng (6÷10) cọc nên ta chọn m = 0,9.

Cốt thép cọc là 4 thanh thép18 có diện tích cốt thép, A s = 10,18 cm 2 ;

7.2.2 Sức chịu tải của cọc theo đất nền

7.2.2.1 Xác định theo chỉ tiêu cơ lí đất nền (Mục 7.2.2 – TCVN 10304:2014)

- Sức chịu tải cực hạn: R cu  c ( cq q b A b  u cf f i l i ) (kN)

- Sức chịu tải tính toán: R c,d R c,u

 k (kN) Trong đó: qb: Cường độ sức kháng cắt của đất dưới mũi cọc Tra bảng 2 – TCVN 10304:2014

Ab: Diện tích mặt cắt ngang cọc; Ab = 0,3.0,3 = 0,09 (m2) u: Chu vi tiết diện ngang cọc:; u = 4.0,3 = 1,2 (m) fi: Cường độ sức kháng trung bình (ma sát đơn vị) của lớp đất thứ “i” trên thân cọc li: Chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ “i” Tra bảng 3 – TCVN 10304:2014

c: Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất;c = 1,0

 cq  cf : Tương ứng là các hệ số điều kiện làm việc của dất dưới mũi cọc và trên thân cọc khi xét đến ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc đến sức kháng của đất Tra bảng 4 – TCVN 10304:2014, ta có: cq  1,1; cf = 1

 k : Hệ số độ tin cậy của dất nền; Theo TCXD 10304-2014, đáy đài đặt vào lớp đất

2 thuộc loại đất yếu và dự kiến móng có từ 6÷10 cọc ta chọn:k = 1,65

- Với hm = 18,9m, mũi cọc đặt ở lớp cát hạt nhỏ, chặt vừa, tra bảng và nội suy ta có: qb = 3134 kN/m2

- Chia đất thành các lớp đất đồng nhất, chiều dày mỗi lớp 2m như hình vẽ Ta lập bảng tra được f i theo z ci , với z ci là độ sâu điểm giữa của mỗi lớp chia.

Hình 7.1 Thành phần các lớp đất quanh cọc Bảng 7.3 Ứng suất các lớp đất thành phần lên thân cọc

Lớp đất Loại đất B Li (m) lci (m) Zci (m) fi (kN/m ) 2  cf,i cf,ifili

7.2.2.2 Xác định theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT

- Xác định sức chịu cực hạn theo công thức của viện kiến trúc Nhật Bản

R cu  q b A b  u(f c,i l c,i  f s,i l s,i ) (kN) Trong đó: qb: Cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc Mũi cọc nằm trong lớp đất rời: qb00Np (kPa) cu : Sức kháng cắt không thoát nước của dất dính dưới mũi cọc; cu=6,25Nc,i (kPa)

N c,i : Chỉ số SPT của lớp đất dưới mũi cọc; N c,i = 24

Ab: Diện tích mặt cắt ngang cọc: A= ac2 = 0,32 = 0,09 (m2) u- Chu vi cọc: u= 4ac = 40,3 = 1,2 (m) f s,i : Cường độ sức kháng trung bình trên đoạn cọc nằm trong lớp đất rời thứ “i”; f s,i  10N s,i

3 ; Với N s,i : Chỉ số SPT của lớp đất rời thứ “i” f c,i : Cường độ sức kháng trung bình trên đoạn cọc nằm trong lớp đất dính thứ “i”; fc,ip fL cu,i ;

 p : Hệ số điều chỉnh cho cọc đóng, phụ thuộc tỷ lệ giữa sức kháng cắt không thoát nước của đất dính cu và trị số trung bình của ứng suất pháp hiểu quả thẳng đứng.

Bảng 7.4 Ứng suất thành phần lên than cọc theo kết quả xuyên tiêu chuẩn SPT

Lớp đất l si N si c ui f si p f L f ci l ci f si l si

1, 65  1300(kN) Sức chịu tải của cọc là: min(Pvl; R1c,d; R2c,d) = min(1482; 662; 1300) = 662 (kN)

→ Giá trị sức chịu tải của cọc trong tính toán nền công trình là: P tk = 662 (kN)

7.3 Thiết kế kết cấu móng

7.3.1 Mặt bằng kết cấu móng

7.3.1.1 Xác định sơ bộ số lượng cọc

- Áp lực tính toán do cọc tác dụng lên đế đài do phản lực đầu cọc gây ra: p tt = = = 817, 28(kN / m 2 )

Trong đó: P tk Sức chịu tải của cọc theo đất nền d là kích thước cạnh cọc vuông hoặc đường kính cọc tròn

- Diện tích sơ bộ đế đài:

- Số lượng cọc sơ bộ:

P x Với G tt,sb = n.F sb h m g tb ; (k =1,2÷1,5 là hệ số kể đến ảnh hưởng của mô men và giằng móng, tường trên giằng)

- Diện tích sơ bộ đế đài:

- Trọng lượng đài và đất trên đài:

N tt,sb = n.F sb h m g tb = 1,1´ 4,12´ 1,5´ 20 = 135,86(kN )

- Số lượng cọc sơ bộ: n c,sb = k N 0tt + N dtt,sb

→ Chọn số lượng cọc n = 6 (cọc)

Bảng 7.5 Xác định sơ bộ số lượng cọc

- Trong phạm vi đồ án, xem các khung ngang làm việc tương đồng với khung trục C và cơ sở để bố trí móng căn cứ theo tiết diện cột đã chọn.

- Chọn tiết diện giằng móng là: hgxbg = 0,6 x0,25 (m)

7.3.1.2 Mặt bằng kết cấu móng

- Sơ bộ bố trí hệ lưới cọc và kết cấu móng theo đặc điểm chịu tải như sau:

Hình 7.2 Mặt bằng kết cấu móng

7.3.2 Thiết kế đài móng M1 (móng trục 1)

Móng thiết kế 6 cọc, Ta chọn kích thước đài móng B đ xL đ xH đ =1,5x2,4x0,8 (m), bố trí như hình vẽ.

Hình 7.3 Cấu tạo móng M1

Cọc yi (m) y i(m ) 2 2 xi (m) x i(m ) 2 2 poi (kN)

7.3.2.2 Kiểm tra sức chịu tải của cọc

- Theo các giả thiết gần đúng coi cọc chỉ chịu tải trọng dọc trục và cọc chỉ chịu nén, kéo- Tải trọng phụ thêm:

+ Trọng lượng bản thân của đài và đất trên đài (tính đến cos 0.00)

+ Tải trọng bản thân giằng móng có chiều dài L = 2,75/2+4,2 = 5,575 (m)

+ Tải trọng tường 220mm trên giằng móng, dài 5,2 (m), cao 1,6m

Tổng tải trọng phụ thêm

Npt = Gđ+ Ngt + Nt = 190,08 + 23,0 + 43,59 = 256,67 (kN)

Tải trọng tại đáy móng để tính toán cọc:

Tải trọng tác dụng lên cọc được tính theo công thức

Bảng 7.6 Tải trọng tác dụng lên cọc

Pmax= 617,82 (kN); Pmin= 544,0 (kN); Tất cả các cọc đều chịu nén.

- Kiểm tra cọc với áp lực đầu cọc: Pmax= 617,82(kN )

Vậy tải trọng lớn nhất tác dụng lên cọc là:

Mức độ chênh lệch: m nc  6 p tk 660,88  0,12 1 7.3.2.3 Kiểm tra cọc khi vận chuyển và thi công

- Tải trọng phân bố q =bt Fc n = 250,30,31,5 = 3,375 (kN/m)

Trong đó: n là hệ số động n = 1,5

- Trường hợp xếp cọc Chọn a sao cho M1+≈M1-→ a= 0,207lc = 0,2076 1,242(m)

Biều đồ momen uốn khi xếp cọc q a2 3,3751,2422

- Trường hợp treo cọc lên giá Chọn b sao cho M2+≈M2-→b=0,29lc=0,296 1,74(m)

Trị số momen lớn nhất:

Biểu đồ momen cọc khi cẩu lắp

Ta thấy M 1

Tiêu đề	Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Xây Dựng
Trường học	Trường ĐH Kiến Trúc Hà Nội
Chuyên ngành	Kỹ Sư Xây Dựng
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2019
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	224
Dung lượng	7,9 MB