đồ án công trình xây dựng mới trường thpt vị thủy

- Xác định mực nước ngầm - Các số liệu khảo sát địa chất và bảng báo cáo này phục vụ đầy đủ cho công tác thiết kế và tính toán nền móng cho công trình.. Lớp này thích hợp để chịu mũi cho

MỤC LỤC

Chương 1 GIỚI THIÊU CỘNG TRÌNH, TIÊU CHUẨN ÁP DỤNG 1

1.1 GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH 1

1.2 TIÊU CHUẨN ÁP DỤNG 1

Chương 2 KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT VÀ XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG CÔNG TRÌNH 1

2.1 MỤC ĐÍCH 1

2.2 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 1

2.2.1 Mô tả lớp đất 1

2.2.2 Chiều dày và vị trí xuất hiện các lớp đất 2

2.2.3 Các tính chất đặc trưng của các lớp đất: 2

2.2.4 Nhận xét 3

2.3 TẢI TRỌNG CÔNG TRÌNH 3

Chương 3 THIẾT KẾ MÓNG NÔNG 4

3.1 GIẢI PHÁP MÓNG ĐƠN 4

3.1.1 SỨC CHỊU TẢI CỦA ĐẤT NỀN TẠI ĐỘ SAU CHÔN MÓNG 4

3.1.2 THIẾT KẾ MÓNG NÔNG 4

Chương 4 THIẾT KẾ MÓNG SÂU 5

4.1 TẢI TRỌNG 5

4.2 CÁC BƯỚC TÍNH TOÁN 5

4.2.1 Xác định độ sâu đặt đáy đài 5

4.2.2 Xác định các thông số về cọc 5

4.2.3 Xác định sức chịu tải của cọc 7

4.2.4 Xác định số lượng cọc bố trí trong móng 12

4.2.5 Kiểm tra điều kiện áp lực xuống đỉnh cọc 13

4.2.6 Kiểm tra chịu tải trọng ngang 14

4.2.7 Kiểm tra điều kiện áp lực tại mặt phẳng mũi cọc 20

4.2.8 Kiểm tra độ lún của móng 23

24

4.2.9 Tính toán và cấu tạo đài cọc 24

4.2.10 Kiểm tra cọc khi vận chuyển và lắp dựng, tính móc cẩu 27

Chương 1 GIỚI THIÊU CỘNG TRÌNH, TIÊU CHUẨN ÁP

DỤNG.

1.1 GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH

Công trình: XÂY DỰNG MỚI TRƯỜNG THPT VỊ THỦY

Vị trí: Huyện Vị Thủy – Tỉnh Hậu Giang

1.2 TIÊU CHUẨN ÁP DỤNG

TCVN 10304:2014 MÓNG CỌC – TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ

TCVN 9362:2012 TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ NỀN NHÀ VÀ CÔNG TRÌNH

TCVN 5574:2018 KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP – TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ

TCVN 2737:2023 TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG – TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ

Một số tài liệu kham khảo khác:

Khảo sát địa chất công trình nhằm mục tiêu cụ thể như sau:

- Xác định mặt cắt địa chất dựa trên những đặc điểm của địa chất

- Xác định các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất từ đó xác định rõ các lớp đất và chiều dày của từng lớp đất

- Xác định mực nước ngầm

- Các số liệu khảo sát địa chất và bảng báo cáo này phục vụ đầy đủ cho công tác thiết

kế và tính toán nền móng cho công trình

2.2 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

Theo mặt cắt địa chất hố khoan được phân thành lớp Các hố khoan nằm trên mặt đất tự nhiên, các lớp đáy này dựa theo các chỉ tiêu cơ lý và độ sệt được mô tả và đánh giá trạng thái như sau:

2.2.1 Mô tả lớp đất

- CH1: Đất sét mặt ruộng tính dẻo cao, màu xám đen đến xám nâu, trạng thái dẻo

- CH2: Đất bùn sét, màu xám xanh, trạng thái nhão

- CL1: Đất sét có màu xám vàng lẫn ít sạn và ít lớp cát mịn, trạng thái cứng

- CH3: Đất sét máu xám nâu đến xám vàng lẫn nhiều đốm màu đỏ, Trạng thái nửa cứng

- CL2: Đất sét pha cát và kết von cứng ở lớp đầu, màu xám vàng, lẫn đóm màu đỏ, trạng thái cứng

- SM : Lớp cát pha màu xám vàng hạt mịn đến hạt trung, kết cấu chặt trung bình.2.2.2 Chiều dày và vị trí xuất hiện các lớp đất

Tỷ trọng hạt GS (T/m3) 2.634 2.635 2.679 2.687 2.685 2.669

Hệ số rỗng e0 1.197 2.403 0.744 0.969 0.795 0.812

Độ rỗng n (%) 55.472 70.544 42.637 49.203 44.281 44.777Giới hạn chảy WL (%) 64.22 58.12 48.47 51.20 48.32 -Giới hạn dẻo WP (%) 36.66 30.72 30.42 26.28 30.80 -

Chỉ số dẻo Ip(%) 27.68 27.40 18.04 24.93 17.52

-Lực dính C (kG/cm2) 0.274 0.102 0.283 0.427 0.499 0.090Góc ma sát trong φ 12.55 2.912 25.06 16.61 22.69 34.06

Chỉ tiêu Lớp đất CH1 CH2 CL1 CH3 CL2 SM

Độ bảo hòa G(%) 98.415 97.069 86.369 89.067 79.285 83.9652.2.4 Nhận xét

Các lớp đát CH1, CH2: là lớp bùn sét hữu cơ, lớp này rất yếu, sức chịu tải thấp, độ lúc

nhiều Người thiết kế cần có biện pháp gia số lại lớp bùn này để nâng sức chịu tải của đất nền lên

Lớp CL1, CH3, CL2, SM ở độ sâu từ -10.0m Đây là lớp đất rất tốt, có sức chịu tải cao, tínhnét lún thấp, khả năng chịu lực lớn Lớp này thích hợp để chịu mũi cho móng cọc bê tông cốt théo và nhà có tải trọng lớn

Có thể dùng lớ CL1, CH3 làm lớp chịu lực ở mũi cọc

Tuy nhiên tùy theo thải trọng cụ thể từng công trình mà nhà thiết kế cần kết hợp với số liệu địa chất từng vị trí hố khoang để tính toán chọn và xử lý móng cho phù hợp

2.3 TẢI TRỌNG CÔNG TRÌNH

Xác định tải trọng tính toán: Thông thường khi giải khung ta nhập tải trọng tác dụng lên khung

là tải trọng tính toán Do vậy nội lực nhận được là nội lực tính toán: lực dọc Ntt, moment Mtt, lực ngang Htt Để tính toán thiết kế móng ta chọn giá trị nội lực này

N0tt (T) M x tt(Tm) M tt y (Tm) Q tt x (T) Q tt y (T)

N0tc (T) M x tc(Tm) M tc y (Tm) Q tc x (T) Q tc y (T)

Chương 3 THIẾT KẾ MÓNG NÔNG

- Chọn chiều sâu chôn móng: h=D f=2.0 m;

- m1=1.1 Hệ số điều kiện làm việc của nền đất;

- m2=1.0: Hệ số điều kiện làm việc của nhà;

2

Nhận xét: Diện tích móng sơ bộ cho ra quá lớn mặc dù chưa xét đến yếu tố lệch tâm do momen

 Vậy: Giải pháp móng nông (móng đơn) không phù hợp với tải trọng của công trình.(Với sức chịu tải của đất nền hiện tải nếu thiết kế móng nông thì giới hạn tải trọng có thể thiết

kế được khi N0tc ≤ 30T)

Chương 4 THIẾT KẾ MÓNG SÂU

- Qua phân tích đánh giá sơ bộ, ta thấy móng băng và móng đơn không khả thi, nên ta chọn biện pháp móng cọc bê tông cốt thép là hợp lí nhất và thỏa điều kiện về kỹ thuật và kinh tế,

vì tải trọng công trình tác dụng xuống khá lớn, hơn nữa hiện nay biện pháp sử dụng móng cọc bê tông cốt thép được sử dụng rộng rãi Vì vậy nên ta chọn phương án móng cọc bê tông cốt thép thiết kế cho toàn bộ công trình

4.2.1 Xác định độ sâu đặt đáy đài

Sơ bộ chọn độ sau đặt đáy đài h=1,5m; đặt ở lớp đất CL1, giả thiết chiều rộng đài B=1,5m Kiểm tra điều kiện cân bằng giữa áp lực đất bi động lại ở mặt bên đài và tổng tải trọng ngang tính toán tác dụng tại đỉnh đài:

a) Chiều dài và tiết diện cọc

Cao trình đặt mũi cọc: căn cứ vào trụ địa chất và đánh giá điều kiện đất nền ở chương 2, lựa chọn lớp CL2 để đặt mũi cọc và chôn vào lớp đất CL2 một đoạn 2m

Cao trình mũi cọc ở độ sâu -27m ( không kể phần vác nhọn của mũi cọc)

Chiều dài tính toán của cọc:

l tt=(10,5−1,5)+4,3+ 5,2+ 2,0=20,5 m

Chiều dài thực tế phải gia cộng cọc bao gồm chiều dài tính toán; chiều dài đoạn cọc ngàm vào trong đài (l ng) và chiều dài đoạn cọc mũi (l m):

l=l tt+l ng+l m=20,5+0,6+0,3=21,4 m

Chọn cọc có tiết diện vuông, kích thước 35x35 (cm) Diện tích tiết diện ngang của cọc

A b=0,123 m2 Chia cọc thành 3 đoạn 7,0+7,0+7,4m cho đoạn mũi

b) Chọn

vật liệu cọc

+ Bê tông B20: {Cường độ chịunén R b=11,5 MPa=1150T /m2

Cường độ chịukéo R bt=0,9 MPa=90 T /m2

4.2.3 Xác định sức chịu tải của cọc

a) Sức chịu tải theo cường độ vật liệu

- Sức chịu tải cho phép tính theo công thức:

R v=(R b A b+R s A s)

Xác định hệ số uốn dọc dựa vào độ mãnh λ= l y

b=

20,5.0,70,35 =41

❑c: hệ số diều kiện làm việc của cọc trong đất =1

❑cq: cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc tại độ sâu zM = 22m, hạ cọc bằng phương pháp ép cọc =1,1

q b: cường độ sức kháng mũi cọc tại độ sâu zM = 22m, lấy theo,có qb =1292 (T /m2)

A b: diện tích tiết diện ngang cọc =0,123m2

u: chu vi tiết diện ngang cọc; u= 0.35×4= 1,4m

f i: cường độ sức kháng trung bình của lớp đất thứ I trên thân cọc

- Sức chịu tải cho phép theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền

Sức chịu tải cho phép:

Cường độ sức kháng trung bình trên thân cọc trong lớp đất thứ “i” trường hợp tổng quát được xác định theo công thức:

f i=α c u , i+k i σ v , z ' tg δ i

k i: Hệ số áp lực ngang của đất lên cọc

+ Với đất rời: k i=1−sin φi

+Với đất dính: k i=(0.19+0.233 log I Pi)

Lớp sâuĐộ

(m)

li(m)

(T/

- Sức chịu tải cho phép theo cường độ của đất nền

Sức chịu tải cho phép:

R c= γ0

γ n γ k R c ,u

R c 2= 1,15

1,15.1,65.296,231=179,534 T

d) Sức chịu tải theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn

Do cọ xuyên qua cả đất dính và đất rời, do vậy tính toán sức chịu tải cho phép của cọc theo công thức Viện Kiến trúc Nhật Bản(1988)

f c ,i=α p f L c u ,i

 α p: hệ số điều chỉnh cho cọc đóng phụ thuộc vào tỉ lệ giữa sức kháng cắt không thoát nước của đất dính cu và trị số trung bình của ứng suất pháp hiệu quả thẳng đứng, xác định theo biểu đồ G.2a TCVN10304:2014

 f L: hệ số điều chỉnh theo độ mảnh h/d của cọc đóng, h /d=20,5 0/0,35=58,57, xác định theo biểu đồ hình G.2b có f L=0,963

Lớp Loại đất sâuĐộ

(m)

li(m) N

R c 4= γ0

γ n γ k R c , u= 1,15

1,15.1,65.76,885=46,6 T

e) Tổng hợp và lựa chọn sức chịu tải thiết kế của cọc

Các loại sức chịu tải tính toán cho kết quả như sau:

- Sức chịu tải theo cường độ vật liệu: R v=153,5T

- Sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý:R c 1=177,907 T

- Sức chịu tải theo chỉ tiêu cường độ:R c 2=179,534 T

- Sức chiệu tải theo kết quả xuyên tiêu chuẩn:R c 4=46,6 T

Chọn sức chịu tải thiết kết là giá trị nhỏ nhất: R ctk=R c 4=46,6 T =46 T

Kiểm tra sự phù hợp của sức chịu thải theo cường độ vật liệu bằng cách xét tỷ số:

Trong đó β là Hệ số xét đến ảnh hưởng của lực ngang và moment ( β=1,1 ÷1,5 )

Các yêu cầu về cấu tạo móng cọc:

Độ vươn của đài cọc ra phía ngoài mép cọc cần được chọn có kể đến độ lệch cho phép của cọc, thông thường độ vươn tối thiểu của đài cọc khoảng 25cm.

Khoảng cách giữa các cọc treo đóng mở rộng tại mũi tại mặt phẳng mĩ cọc không được bé hơn 3d (trong đó d là đường kính cọc trọn hay cạnh góc vuông hoặc cạnh dài của cọc có mặtcắt chữ nhật)

Hình 4.1 Bố trí trọng trong đài móng

4.2.5 Kiểm tra điều kiện áp lực xuống đỉnh cọc

Điều kiện kiểm tra tổng quát như sau:

Tính toán áp lực xuống các đỉnh cọc được trình bày trong bảng sau:

Trọng lượng tính toán của cọc từ đáy đaiì đến mũi cọc:

Vậy số lượng cọc và khoảng cách cọc đã bố trí hợp lý.

Kiểm tra sự làm việc của cọc trong nhóm theo biểu thức:

R nhóm=0,734.6 46=202,584 T >167,869 T =Ntt

Móng thỏa mãn điều kiện làm việc nhóm

4.2.6 Kiểm tra chịu tải trọng ngang

a) Xác định nội lực do tải trọng ngang theo thân cọc

Móng chịu tải trọng lệch tâm theo hai phương , tuy vậy chỉ cần kiểm tra theo phưng có lực cắt lớn hơn

Lực cắt lớn nhất tác dụng xuống móng Q 0 x tt =3,5T , như vậy lực cắt tác dụng lên một cọc là

−3

(m/T )

Gốc xoay của cọc ở do lực đơn vị H0=1 gây ra:

δ MM= 1

α ε3E b I C0=

10,5872.2750000 0,001251.1,751=1,477.10

Z e - chiều sâu tính đổi, Z e=α ε Z

l e - chiều sâu tính đổi, (m); l e=α ε l

Thay số có kết quả như các bảng dưới đây:

Biểu đồ momen dọc theo thân cọc

Biểu đồ lực cắt dọc theo thân cọc

b) Kiểm tra khả năng chịu uốn của cọc

Điều kiện kiểm tra:

M zmax ≤[M]

Tại độ sâu z=6,81 kể từ đáy đài ( thuộc lớp đất CH2) có M zmax=−4,144 Tm

Kiểm tra khả năng chịu uốn của cọc đã chọn với tiết diện cọc 35x35cm, thép dọc 4 18 có

A s=10,19 c m2 , bê tông cọc cấp độ bền B20 có R b=11,5 MPa

Chon a¿=4 cm →h0=b−a¿=35−4=31 cm

-8.000 -7.000 -6.000 -5.000 -4.000 -3.000 -2.000 -1.000 0.000

Biểu đồ áp lực ngang dọc theo thân cọc

Như vậy M zmax=−4,144 Tm<[M]=7,35 Tm→ thỏa mản điệu kiện chịu uốn của cọc.

4.2.7 Kiểm tra điều kiện áp lực tại mặt phẳng mũi cọc

Điều kiện kiểm tra áp lực đất nền tại mặt phẳng mũi cọc như sau:

{ p tb tc ≤ R M

p max tc ≤1.2 R M

p tb tc, p max tc : áp lực tiêu chuẩn trung bình và lớn nhất tại mặt phẳng mũi cọc,

R M: sức chịu tải của đất nền tại mặt phẳng mũi cọc

a) Xác định kích thước khối móng quy ước

Do lớp đất CH2 là lớp đất yếu , góc mở để xác định khối móng quy ước được tính từ đáy lơp đất này Phạm vi móng khối quy ước theo hình ()

Góc ma sát trung bình của các lớp đất mà cọc xuyên qua:

b) Xác định trọng lượng của móng khói quy ước

Diện tích khối móng quy ước:

c) Áp lực tiêu chuẩn tại đáy móng

Áp lực tiêu chuẩn trung bình tại đáy móng:

Áp lực tiêu chuẩn lớn nhất tại đáy móng:

Hình 4.2 Khối móng quy ước

d) Sức chịu tải của đất nền tại mặt phảng mũi cọc

Sức chịu tải của nền đất tại mặt phẳng mũi cọc được xác định theo công thức:

4.2.8 Kiểm tra độ lún của móng

Phạm vi tính lún của móng cọc được tính từ mặt phẳng mũi cọc đến độ sâu thỏa mãn điều kiện p z ≤ 0,2 p dz

Áp lực gây lún:

0.85

0.79 0.78 0.76 0.74

4.2.9 Tính toán và cấu tạo đài cọc

Chọn chiều cao đài cọc h=0,8m Chiều dài đoạn đầu cọc ngàm vào trong đài là 0,1m, như vậy chiều cao là việc của đài là:

h0=h−0,1=0,7 m

a) Kiểm tra chiều cao đài

Áp lực xuống các đỉnh cọc theo kết quả tính toán ở trên:

P1=29,645 T

Hình 4.3 Biểu đồ ứng suất bản thân và biểu đồ ứng suất gây lún

Kiểm tra chọc thủng của cột đối với đài:

- Điều kiện kiểm tra:

- Kiểm tra chọc thủng ở góc đài

Điều kiện kiểm tra:

P ≤ P cct=0,5[α1(b2+0,5 c2)+α2(l c+0,5 c1) ]h0R bt

P=P3=34,228 ≤ Pcct=0,5[2 (0,625+0,25 )+4,5 (0,45+0,8 )]0,7.90=232,313T →thỏa yêu cầu chọc thủng của cọc góc

- Kiểm tra điều kiện cường độ trên tiết diện nghiêng theo lực cắt

Điều kiện kiểm tra:

Q=60,539T <Q c=βb h0R bt=0,93.2,1.0,7 90=123,039 T →thỏa yêu cầu kiểm tra

b) Tính toán và bố trí thép cho đài cọc

- Momen tại ngàm tương ứng với mặt cắt I-I:

M I=(P3+P6) e3,6=60,539.0,975=59,026 Tm

- Momen tại ngàm tương ứng với mặt cắt II-II:

M II=(P1+P2+P3) e1,2,3=95,809.0,425=40,719 Tm

- Diện tích cốt thép đài theo phương cạnh dài:

Hình 4.5 Vị trí mặt cắt tiết diện đài móng

Chiều dài 1 thanh thép:

Chiều dài 1 thanh thép:

l I=2100−2.50=2000 mm

4.2.10 Kiểm tra cọc khi vận chuyển và lắp dựng, tính móc cẩu

a) Kiểm tra cọc khi vận chuyển và lắp dựng

Bố trí móc ở vị trí 1/5 từ đầu cọc, lục này giá trị momen uốn lớn nhất ứng với 2 sơ đồ khi vận chuyển và lắp dựng là M max=0,07 q L2

Trong đó:

L: chiều dài đoạn cọc, dứng với đoạn cọc mũi có L=7,3 m

Như vậy M max=2Tm<[M]=7,35Tm

Cọc đủ khả năng chịu lực trong quá trình vận chuyển và lắp dựng: