Phạm văn doanh hn231580201002 Đồ Án móng cọc Đài thấp Đề số 02

ĐỒ ÁN MÔN HỌC NỀN MÓNG

PHẦN MÓNG CỌC ĐÀI THẤP

-Họ và tên : Phạm Văn DoanhLớp quản lý : TXHN23KXC-ĐH.C01 Lớp môn học: Đồ án nền và móngMã số sinh viên: HN232580201002 Đề số : 02

I SỐ LIỆU CÔNG TRÌNH:

1 Công trình:

Kích thước cột lcxbc = 45x30cm 2 Tải trọng :

Tổ hợp tải trọng tính toán tại chân cột: N0 = 128.9 T; M0= 15.0Tm; Q0=3.1T3 Nền đất:

Chiều sâu mực nước ngầm: Hnm = -6.8 (m)

II YÊU CẦU:

- Xử lý các số liệu địa chất, đánh giá điều kiện xây dựng công trình; - Đề xuất phương án móng cọc đài thấp khả thi và chọn một phương án để thiết kế;

- Thiết kế phương án móng đã chọn: • Thuyết minh tính toán khổ A4 (đánh máy) • Bản vẽ khổ giấy 297 x 840 và đóng vào quyển thuyết minh, trên đó thể hiện: Trụ địa chất

Chi tiết cấu tạo cọc (tỷ lệ 1/20 – 1/10), chi tiết đài cọc (tỷ lệ từ 1/50 – 1/30) Bảng thống kê cốt thép đài, thép cọc; các ghi chú cần thiết

Ghi chú: Đồ án này phải được giáo viên hướng dẫn thông qua ít nhất 2 lần

Giáo viên hướng dẫn

CAM KẾT

Tôi xin cam đoan những số liệu và kết quả được trình bày trong đồ án làtrung thực Tôi cam kết không sao chép nội dung hay kết quả của các đồ án khác

đã được công bố Những tài liệu tham khảo được tôi sử dụng trong báo cáo đãđược trích dẫn một cách đầy đủ, rõ ràng về nguồn gốc theo quy định

Tôi xin chịu trách nhiệm nếu vi phạm các cam kết trên.

PHẦN I: GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH1 Nhiệm vụ đồ án

Thiết kế nền móng theo sơ đồ công trình có nội lực do tải trọng tính toán thuộc tổ hợp cơ bản cặp nội lực nguy hiểm nhất gây ra tại chân cột (đỉnh móng) Đề xuất phương án móng cọc đài thấp khả thi trên nền đất tự nhiên và chọn một phương án để thiết kế

Theo đề bài, ta có các số liệu tính toán:

Độ lún lệch tương đối giới hạn: Sgh = 0,002

3 Địa chất khu vực xây dựng móng

mũixuyên

CPT

ChỉsốSPTN/30

cm

Ta thấy 0<IL=0,672<1 Do đó đất ở trạng thái dẻo

- Kết quả CPT: qc = 1,43 Mpa = 1,43.103 kPa- Kết quả SPT: Nspt= 8

- Mô đuyn biến dạng: E0 = α.qc

Đất sét có 1< qc = 1,43 Mpa = 1,43.103 kPa <3,5 Mpa ta chọn α = 4

Hạtsét

W(%)

 kN/m3

độ

Sứckháng

mũiqc(Mpa)

Đường kính cỡ hạt (mm)

>1010

5

5 2

2 1

1 0,5

0.5 0,25

0.25 0,1

0.1 0,05

0.05 0,01

0.010,002

<0.002

417,525,53295,542,518,218,82,6532o47,4

Tại sàng 2mm: 0%

Tại sàng 0,5mm: 17,5% + 4% = 21,5%Tại sàng 0,25mm: 25,5% + 17,5% + 4% = 47%Lượng hạt lớn hơn 0,1mm: 32% + 25,5% + 17,5% + 4% = 79% > 75% Đây là cát thô vừa

γb h=(∆+e1+e).=(2,65+0,6341+0,634 ).9,81=19,72(kNm3)

Trọng lượng thể tích đẩy nổi: γ'=(∆−11+e ).=(1+0,6342,65−1 ).9,81=9,9(kNm3)

- Mô đuyn biến dạng: E0 = α.qc

Đất cát có qc = 7,4 Mpa = 7,4.103 kPa <10 Mpa ta chọn α = 2

Suy ra : E0 = α.qc = 2.7,4.103 = 14800 Kpa

→Đây là lớp đất khá tốt

3 Xử lý các số liệu địa chất, đánh giá điều kiện địa chất công trình lớp 3 số hiệu 59

Sốhiệu

W(%)

(kPa)

Sứckháng

mũixuyên

CPTqc(Mpa)

ChỉsốSPTN/30c

Ta thấy IL=1,44>1 Do đó đất ở trạng thái chảy

- Kết quả CPT: qc = 2,59 Mpa = 2,59.103 kPa- Kết quả SPT: Nspt= 18

- Mô đuyn biến dạng: E0 = α.qc

Đất sét có 4,5< qc = 2,59 Mpa = 2,59.103 kPa <7,5 Mpa ta chọn α = 5

Suy ra : E0 = α.qc = 5.2,59.103 = 12950 Kpa

→Đây là lớp đất khá tốt

4 Xử lý các số liệu địa chất, đánh giá điều kiện địa chất công trình lớp 4 số hiệu 107

Sốhiệu

Hạt sỏi

Hạt cát

Hạt bụi

Hạtsét

W(%)

 kN/m3 

độSứckháng

mũiqc(Mpa)Thôtovừanhỏmịn

Đường kính cỡ hạt (mm)>10

105

5 2

2 1

1 0,5

0.5 0,25

0.250,1

0.10,05

0.050,01

0.010,002

<0.002

Tại sàng > 2mm: 19,5% < 50%Tại sàng > 0,5mm: 19,5%+28%+21%= 68,5% > 50%Đây là đất cát hạt thô

Mô đun biến dạng E0 = α.qc

Đất cát pha có qc = 17,5 Mpa = 17,5.103 kPa > 10 Mpa, thì hệ số α = 3Suy ra: E0 = α.qc = 3 17,5.103 kPa = 52500 kPa (12)

→Đây là lớp đất tốt

Từ kết quả khảo sát ta vẽ được trụ địa chất như sau:

Nhận xét: Lớp đất 1 đất cát pha, ở trạng thái dẻo, có bề dày 6,5 m

Lớp đất 2 đất cát thô, ở trạng thái chặt vừa, có bề dày 3,5 mLớp đất 3 đất sét, ở trạng thái chảy, có bề dày 5,5 m

Lớp đất 4 đất cát thô, ở trạng thái chặt, có bề dày rất lớn

PHẦN III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÓNG CỌC ĐÀI THẤPI Tải trọng tác dụng xuống móng

Hệ số vượt tải n = 1,15; từ đó có số liệu tải trọng:- Tải trọng tính toán xác định đến mức đỉnh móng:

Nott=¿1289 kN

=¿ 150 kNm

Qoxtt=¿ 31 kN- Tải trọng tiêu chuẩn xác định đến mức đỉnh móng:

Notc

=Nottn =

12891,15=1120,9 ( KN )

Motc=Mottn =

1501,15=130,4 ( KN m)Qo

tc

=Qtton =

311,15=26,9 ( KN )

II Chọn loại cọc, kích thước cọc và phương pháp thi công cọc

Dựa vào điều kiện địa chất công trình, địa chất thủy văn ta chọn:Lựa chọn loại cọc:

Tiết diệncọc (m) Chiều dàicọc (m) Bê tông Thép dọc Số đoạn cọc Chiều dài mỗiđoạn cọc (m)

Phương án thi công: thi công cọc ép.

Cách thức liên kết cọc với đài:- Đế đài đặt cách 2,25 m so với cos 0,00, tức là cách 1,5 m đối với cos tự nhiên.

Mũi cọc cắm vào lớp sét pha.- Chiều cao đài là hđ = 0,8 m.

- Phần trên của cọc ngàm vào đài h1= 0,15 m.- Phần râu thép đập đầu cọc lớn hơn 20 ϕ =20.18 = 360 mm Chọn 400mm = 0,4 m.+ Thân cọc xuyên qua lớp 1 cát pha là 5m

+ Thân cọc xuyên qua lớp 2 đất cát thô là 3,5m.+ Thân cọc xuyên qua lớp 3 đất sét là 5,5m.+ Mũi cọc cắm vào lớp 4 đất cát thô một đoạn là 0,45m Ta có chiều dài của cọc là:

Lcọc= 0,4 + 0,15 + 5 + 3,5 + 5,5 + 0,45 = 15 m.

Chiều dài cọc cắm vào đất : Ltt= 15 – 0,4– 0,15 = 14,45 m.

- Để nối các cọc với nhau ta dùng phương pháp hàn hai đầu cọc với nhau bằng cáctấm thép Để nối cọc bằng biện pháp hàn sẵn các bản thép vào thép dọc của cọc

(1) Đoạn cọc trên(2) Đoạn cọc dưới

1

2

34

5

(3) Bản thép dùng để nối cọc(4) Bản thép hàn vào cọc(5) Đường hàn.

III Xác định sức chịu tải thẳng đứng của cọc đơn1 Theo vật liệu làm cọc

Sức chịu tải của cọc theo vật liệu được xác định theo công thức sau:

Pvl=φ (Rb Ab+Rsc As)(1)

Trong đó:

φ: hệ số uốn dọc của cọc Khi móng cọc đài thấp, cọc xuyên qua các lớp đất khác

với các loại kề dưới thì φ=1

Bê tông có cấp độ bền B20 →Rb=11500(kPa)

Cọc 250x250 mm → Ab=0,25.0,25=0,0625(m¿¿2)¿Thép nhóm AII →Rsc=280000(kPa)

Thép dọc chịu lực chính là 418→As=10,18.10−4(m¿¿2)¿Thay tất cả các giá trị trên vào biểu thức 1 ta có:

Pvl=1.(11500.0,0625+280000.10,18 10−4)=1003,8(kN )

2 Theo sức chịu tải của đất nền

a Theo kết quả thí nghiệm trong phòng

u: chu vi tiết diện ngang thân cọc

fi : cường độ sức kháng trung bình của lớp đát thứ “i” trên thân cọc, lấy theo bảng 4.4fi: diện tích cọc tựa lên đất, lấy bằng diện tích tiết diện ngang mũi cọc đặc, cọc ốngcó bịt mũi, bằng diện tích tiết diện ngang lớn nhất của phần cọc được mở rộng và bằngdiện tích tiết diện ngang không kể lõi của cọc ống không bịt mũi

li: chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ “ i”γcq; γcf: tương ứng là các hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi và trên thân cọc

có xét đến ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc đến sức kháng của đất (xem Bảng 4.5)

Bảng cường độ tính toán ma sát của đất

587,85

b Theo kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh

Theo TCVN 10304 – 2014:Sức chịu tải cực hạn của cọc:

+ Thân cọc xuyên qua lớp 3 là 5,5 (m)

+ Thân cọc xuyên qua lớp 4 là 14,45 - 5,0 - 3,5 - 5,5 = 0,45 (m)Để xác định ∑fi.li ta lập bảng sau:

c Theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT

 Theo tiêu chuẩn xây dựng Nhật Bản (TCXD 205 – 1998)

Xác định theo công thức:

PSPT=13¿

Trong đó:

α = 300 do thi công cọc đúc sẵn bằng cách đóng cọc

Nα = 35: trị số SPT của đất ở mũi cọc.Ap : Diện tích mũi cọc: Ap=0,25.0,25=0,0625 m2

u : chu vi cọc: u = 4.0,25 = 1 m

Nsi : chỉ số SPT của đất rời tương ứng có chiều dày Lsi Cui: Lực dính không thoát nước của lớp đất thứ i tương ứng với chiều dày LciLci : Chiều dài cọc cắm qua lớp đất dính

Lsi: Chiều dài cọc cắm qua lớp đất rời

PSPT=13[300.35.0,0625+1.(2.238,75+ 241,5)]=458,42 kN

Theo tiêu chuẩn TCVN 10304 – 2014:

Sức chịu tải cực hạn của cọc:

Rc ,u=qbAb+u∑(fc , ilc ,i+fs ,ils ,i) (kN) Trong đó:

qb- Cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc xác định như sau:

Khi mũi cọc nằm trong đất rời qb=300 Npcho cọc đóng Nplà chỉ số SPT trung bình trong khoảng 1d dưới và 4d trên mũi cọc → Np=35

Ab: diện tích tiết diện đầu cọc: Ap = 0,25.0,25 = 0,0625 m2

u: chu vi tiết diện ngang cọc → u=4.0,25=1(m)

fs ,i: cường độ sức kháng trung bình trên đoạn cọc nằm trong lớp đất rời thứ “i”: fs ,i=10 Ns , i

αp: là hệ số điều chỉnh cho cọc đóng, phụ thuộc vào tỷ 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 trên Hình G.2a;

ls , i : Chiều dày của từng lớp đất rời tiếp xúc cọc;

Ns , i: Chỉ số SPT của từng lớp đất rời mà cọc đi qua;

lc ,i: Chiều dày của từng lớp đất dính tiếp xúc cọc;

cu ,i= 6,25.N: Lực dính không thoát nước của lớp đất dính thứ i tiếp xúc với cọc theo

SPT:

- Tra αp và fL:

Tính ứng suất bản thân:

σbtA

=0 kPa

σbtB=6,5 ×17,9=116,35 kPa

σbtC

80,96

14,45

57,8

57,8

57,8

0,96

Fsb= N0ttptt−n γtb htb=

→Kích thước thực tế của đài là b.l = (2000.2000) mm

→Diện tích thực tế của đài là: F =2 2= 4 m2

Pmaxtt =189,42 (kN ) ;Pmintt =141,02(kN ); Ptbtt=Pmaxtt +Pmintt

kiện lực max truyền xuống cọc dãy biên:

Pmaxtt +Pc≤ P (1)

Trong đó:

Pc: Trọng lượng tính toán của cọcPc=n Fc Lc γcọc= 1,1.0,0625.14,45.25= 24,84 (kN)Thay vào công thức (1) ta có:

IV Tính toán n n móng c c theo tr ng thái gi i h n th IIền móng cọc theo trạng thái giới hạn thứ IIọc và bố trí cọc trên mặt bằngạng thái giới hạn thứ IIới hạn thứ II ạng thái giới hạn thứ IIứ II

Tổng tải trọng tiêu chuẩn xác định tại đỉnh móng:

Notc=Nottn =

1289

Motc

=Mottn =

15058

tc

=Qtton =

Ntc=540,63

- Áp lực tiêu chuẩn ở đáy khối quy ước

m1 = 1,4 vì mũi cọc hạ vào lớp cát thô, ở trạng thái chặt

m2 = 1 sơ đồ kết cấu của công trình là mềm

Ktc= 1 vì chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo kết quả thí nghiệm trực tiếp đối với đất

* Kiểm tra điều kiện áp lực tại đáy khối quy ước:

{Pmaxtc≤1,2 RMptbtc≤ RM

Có: pmaxtc =337,7 kPa < 1 ,2 RM = 1,2.2683,6 = 3220,32 kPa

* Ứng suất bản thân dưới đáy khối quy ước

σz= Hbt

* Ứng suất gây lún tại đáy khối quy ước.

σz=0gl

=Ptbtc

−σbtz= HM=295,2−209,13=86,07 (kPa)

Do σz=0gl =86,07>0,2 σbtz= HM=0,2.209,13=41,826  cần tính lún.Chia nền đất dưới móng quy ước thành các lớp phân tố có chiều dày:

σzgl

=Ko σz=ogl

=Ko.86,07

Bảng tính ứng suấtĐiểmz (m)2z/bl/b Koσzgl

(kPa) σzbt(kPa)E (kPa)

0,8

Ei σzigl hi

V Tính toán đ b n và c u t o đài c cộ bền và cấu tạo đài cọc ền móng cọc theo trạng thái giới hạn thứ IIấu tạo đài cọcạng thái giới hạn thứ IIọc và bố trí cọc trên mặt bằng

Chọn vật liệu đài móng:- Bê tông cấp độ bền B20 có Rb= 11500(kPa) , Rbt = 900 (kPa).

- Cốt thép nhóm AII: Rsc= 280000 (kPa).

- Chiều cao làm việc hữu ích của bê tông đài móng:

ho=hđ−0,15=0,8−0,15=0,65 m

1 Kiểm tra chiều cao làm việc đài cọc theo điều kiện chống chọc thủng

- Khi vẽ tháp đâm thủng từ mép cột nghiêng một góc 450 so với phương thẳng đứngcủa cột ta thấy tháp nằm trùm ra ngoài trục các cọc Như vậy đài cọc không bị đâmthủng

2 Tính toán cốt thép cho đài.

MI=(P3+P6+P9) r1P3=P6=P9=Pmax=189,42 (kN )

Bê tông cấp độ bền B20 có Rb=11500 (kPa) ; Rbt=900(kPa)

αm= MIRbb h02=

16,552

Chiều dài một thanh: l1¿=2,0−2.0,025=1,95 m

Khoảng cách giữa hai trục cốt thép:

32,036

Chiều dài một thanh: l1¿=2,0−2.0,03=1,94 m

Khoảng cách giữa hai trục cốt thép: