Thuyết minh Đồ Án nền móng công trình thiết kế móng nông và móng cọc

Trình tự chung thiết kế móng đơn nông Quá trình thiết kế móng đơn bao gồm các bước sau  Xác định tải trọng tác dụng xuống móng đơn;  Đánh giá điều kiện địa chất, thủy văn của khu vực x

SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT VÀ TRÌNH TỰ THIẾT KẾ MÓNG NÔNG

Tiêu chuẩn thiết kế và cơ sở tính toán

1.1.1 Các mã số và tiêu chuẩn thiết kế

TCVN 9362 – 2012: Nền nhà và công trình – Tiêu chuẩn thiết kế;

TCVN 5574 – 2018: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế;

TCVN 2737 – 2023: Tải trọng tác động – Tiêu chuẩn thiết kế

Nền và Móng đơn – PGS.TS Tô Văn Lận;

Giáo trình cơ học đất – PGS.TS Trương Quang Thành;

Tính toán tiết diện cột BTCT – GS Nguyễn Đình Cống;

Hướng dẫn đồ án Nền và Móng đơn – GS.TS Nguyễn Văn Quảng;

Hướng dẫn đồ án Nền và Móng đơn – PGS.TS Châu Ngọc Ẩn.

Trình tự chung thiết kế móng đơn nông

Quá trình thiết kế móng đơn bao gồm các bước sau

 Xác định tải trọng tác dụng xuống móng đơn;

 Đánh giá điều kiện địa chất, thủy văn của khu vực xây dựng;

 Lựa chọn chiều sâu đặt móng đơn;

 Xác định cường độ tính toán của nền đất;

 Xác định kích thước sơ bộ đáy móng đơn;

 Kiểm tra điều kiện áp lực tại đáy móng đơn;

 Kiểm tra điều kiện áp lực tại đỉnh lớp đất yếu (nếu có);

 Tính toán nền móng đơn theo trạng thái giới hạn thứ nhất;

 Tính toán nền móng đơn theo trạng thái giới hạn thứ hai;

 Tính toán độ bền và cấu tạo móng đơn;

 Tính toán và bố trí thép cho móng đơn

Nhóm thực hiện: Nguyễn Đức Chính – Hà Minh Thành – Tạ Huy Hoàng 5

Số liệu tải trọng

Bảng 1.1 Số liệu tải trọng thiết kế

Móng đơn N 0 tt (kN) M 0 tt (kNm) Q 0 tt (kN)

Điều kiện địa chất và số liệu địa chất nền đất

1.4.1 Điều kiện địa chất Địa chất tại nơi đặt móng đơn gồm các lớp đất như sau

 Lớp đất 1: Bùn sét, màu xám đen, trạng thái chảy; dày 0,8m

 Lớp đất 2: Sét, màu vàng nâu - xám xanh, trạng thái nữa cứng; dày 2,5m

 Lớp đất 3: Sét pha, màu xám xanh - vàng nâu, trạng thái dẻo cứng; dày 3,0m

 Lớp đất 4: Cát pha, màu xám nâu - xám vàng - nâu vàng, trạng thái dẻo; rất dày chưa xác định

 Mực nước ngầm (MNN) cách mặt đất tự nhiên (MĐTN) 3,5m

1.4.2 Tổng kết số liệu địa chất

Lớp đất 1: Bùn sét, màu xám đen, trạng thái chảy; dày 0,8m

Giá trị các chỉ tiêu cơ lý của lớp đất 1 được thống kê vào bảng 1.1

Bảng 1.2 Tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của lớp đất 1

Chỉ tiêu Ký hiệu Lớp đất 1 Đơn vị Độ ẩm tự nhiên w 76,90 %

Dung trọng tự nhiên  15,20 kN/m 3

Dung trọng đẩy nổi ' 5,30 kN/m 3

Tỷ trọng hạt GS 2,77 - Độ bão hòa S r 98,20 % Độ rỗng n 69,00 %

Chỉ số dẻo IP 30,30 % Độ sệt IL 1,31 -

Góc ma sát trong  04 17'  Độ

Hệ số nén lún a 1 2  2,12 10  3 kPa -1

Lớp đất 2: Sét, màu vàng nâu – xám xanh, trạng thái nửa cứng; dày 2,5m

Tỷ trọng hạt G S 2,91 - Độ bão hòa Sr 93,10 % Độ rỗng n 47,00 %

Chỉ số dẻo IP 23,70 % Độ sệt B I ( ) L 0,13 -

Hệ số nén lún a1 2  2,4 10  4 kPa -1

Lớp đất 3: Sét pha, màu xám xanh – vàng nâu, trạng thái dẻo cứng; dày 3m

Chỉ số dẻo I P 14,04 % Độ sệt I L 0,36 -

Hệ số nén lún a1 2  2,6 10  4 kPa -1

Lớp đất 4: Cát pha, màu xám nâu – xám vàng – nâu vàng, trạng thái dẻo; rất dày

Chỉ số dẻo I P 5,81 % Độ sệt IL 0,46 -

Hệ số nén lún a1 2  1, 4 10  4 kPa -1

Tổng hợp các thí nghiệm khác

Bảng 1.6 Quan hệ giữa áp lực nén p và hệ số rỗng e trong thí nghiệm nén cố kết e (25kPa) e (50kPa) e (100kPa) e (200kPa) e (400kPa) e (800kPa)

1.4.3 Kết quả trụ địa chất

Hình 1.1 Sơ đồ trụ địa chất công trình

BÙN SÉT, MÀU XÁM ĐEN TRẠNG THÁI CHẢY

SEÙT MÀU VÀNG NÂU, XÁM XANH

SEÙT PHA MÀU XÁM XANH, VÀNG NÂU

CÁT PHA MÀU XÁM NÂU, XÁM VÀNG, NÂU VÀNG

1.4.4 Nhận xét điều kiện địa chất để đề ra phương án thiết kế

Lớp đất 1 là lớp đất bùn sét, chiều dày 0,8 m, ở trạng thái chảy: Các chỉ tiêu cơ lý của đất cho thấy đây là một lớp đất yếu có khả năng chịu tải tương đối nhỏ và biến dạng tương đối lớn, không thích hợp để đặt đế móng

Lớp đất 2 và lớp đất 3 là những lớp đất sét, trạng thái lần lượt là nửa cứng và dẻo cứng: Các chỉ tiêu cơ lý của hai lớp đất này cho thấy đây là hai lớp đất trung bình có tính nén lún thấp, khả năng chịu tải tương đối trung bình và biến dạng tương đối nhỏ, thích hợp để đặt đế móng

Lớp đất 4 là lớp đất cát pha, trạng thái dẻo: Các chỉ tiêu cơ lý của lớp đất này cho thấy đây là một lớp đất tốt, tính nén lún thấp, khả năng chịu tải cao và biến dạng tương đối nhỏ, thích hợp để đặt đế móng Tuy nhiên, do lớp đất nằm sâu dưới mặt đất, nếu cố tình đặt móng vào lớp đất này thường sẽ không kinh tế cũng như đòi hỏi kỹ thuật thi công phức tạp, vì vậy không nên đặt móng vào lớp đất này mà chuyển sang sử dụng phương án móng khác

Qua các nhận xét trên, ta thấy lớp đất 2 và lớp đất 3 là những lớp đất có chỉ tiêu cơ lý phù hợp để đặt móng nông Vậy sơ bộ dùng móng bê tông cốt thép đặt vào lớp đất 2 (Sét, màu vàng nâu – xám xanh, trạng thái nửa cứng)

 Chọn chiều sâu chôn móng tính từ mặt đất tự nhiên: h = 1,5m (không kể lớp bê tông lót đáy móng)

 Dùng lớp bê tông lót đáy móng, đá 4×6, M100, dày 100mm để làm phẳng mặt bằng dễ dàng thi công và bảo vệ lớp bê tông cấu tạo đáy móng

THIÊ ́ T KÊ ́ MÓNG ĐƠN M(E-2)

Xác định tải trọng truyền xuống móng đơn

Nội lực tính toán móng đơn tại cao độ mặt đất

Bảng 2.1 Giá trị nội lực tính toán tại cao độ mặt đất

Xác định hệ số quy đổi từ tải tiêu chuẩn về tải tính toán

 Hệ số độ tin cậy về tải trọng của bê tông và cốt thép lấy bằng 1,1

 Hệ số độ tin cậy về tải trọng của hoạt tải lấy bằng 1,2

Hệ số quy đổi từ tải tiêu chuẩn về tải tính toán lấy trị trung bình của các giá trị trên, lấy bằng n1,15

Giá trị tiêu chuẩn được xác định theo công thức tc Att

A  n Bảng 2.2 Giá trị nội lực tiêu chuẩn tại cao độ mặt đất

Lựa chọn vị trí đặt móng sơ bộ và chiều quy ước của tải trọng như sau

Hình 2.1 Phương, chiều quy ước và điểm đặt tải trọng tại chân cột

Xác định kích thước sơ bộ đáy móng đơn

Cường độ tính toán của đất nền theo công thức số (15), Mục 4.6.9, Tài liệu [7]

II II II II II tc

 m 1 và m 2 - lần lượt là hệ số điều kiện làm việc của nền đất và hệ số điều kiện làm việc của nhà hoặc công trình có tác dụng qua lại với nền, lấy theo Bảng 15, Mục 4.6.10, tài liệu [7] Đáy móng đặt tại lớp đất 2, có độ sệtI L 0,13, chọn m 1 1, 2;

Giả sử công trình có sơ đồ kết cấu mềm, chọn m 2 1;

 k tc - là hệ số tin cậy, lấy theo Mục 4.6.11, tài liệu [7]

Dựa vào các kết quả thí nghiệm trực tiếp các mẫu đất tại nơi xây dựng, chọn k tc 1

 A, B và D - là các hệ số không thứ nguyên phụ thuộc vào trị tính toán của góc ma sát trong  II , lấy theo Bảng 14, Mục 4.6.9 tài liệu [7]

II   , nội suy xác định A0, 2935; B2,1830; D4,7055

 b - là cạnh bé (bề rộng) của đáy móng, tính bằng mét (m);

 h - là chiều sâu đặt móng đơn, tính bằng mét (m); sơ bộ chọn h1,50 m;

  II - là giá trị trung bình gia quyền của dung trọng tự nhiên của đất nằm dưới đáy móng tính bằng kilonewton trên mét khối  kN/m , 3  II 19,5kN m ; 3

  II - là giá trị trung bình của gia quyền của trọng lượng thế tích đất nằm phía trên độ sâu đặt đáy móng, tính bằng kilonewton trên mét khối kN/m , tính 3   II 

 c II - là trị tính toán của lực dính đơn vị của đất nằm trực tiếp dưới đáy móng đơn, tính bằng kilopascal (kPa);

 h 0  h h td - là chiều sâu đến nền tầng hầm tính bằng mét (m) Khi không có tầng hầm thì lấy h 0 0;

Sơ bộ chọn kích thước đáy móng hình chữ nhật với tỉ lệ hai cạnh đáy móng đơn / 1,50

 l b (móng chịu tải lệch tâm);

Theo nguyên tắc, việc chọn kích thước đáy móng phải thoả mãn điều kiện áp lực tiêu chuẩn của đáy móng tác dụng lên nền đấtp tc phải nhỏ hơn hoặc bằng cường độ tính toán của đất nềnR II ;

Ta chọnp tc R II để xác định kích thước sơ bộ đáy móng, ta được phương trình sau

0 1 2 tc tb II II II tc

ThayF b 2 vào phương trình (2.1), ta được phương trình

II II II tb tc tc m m m m

Viết gọn lại phương trình (2.2) bằng cách thay thế các hệ số vào phương trình

II II tb tc a m m A k a m m Bh Dc h k

Thay số xác định các hệ số a 0 và a 1

Thay các hệ số vào phương trình (2.3), ta được

6,8679 1,50  b 236,95 1,50 b 695,65 0 (2.4) Giải phương trình (2.4), lấy nghiệm dương, ta được

Kiểm tra lại ảnh hưởng mực nước ngầm trong tính toán

Xác định phạm vi ảnh hưởng của móng Z R

Hình 2.2 Phạm vi ảnh hưởng của MNN đến cường độ tính toán của đất nền Khoảng cách từ đáy móng tới MNN là 2m

 Vì phần đất chịu tác dụng đỡ móng không có MNN (1,80m < 2,00m), cho nên MNN không ảnh hưởng đến cường độ tính toán của đất chịu tác dụng đỡ móng

 Phần phạm vi ảnh hưởng ZR tính từ đáy móng không bao gồm lớp đất 3, do đó MNN không ảnh hưởng lên sức chịu tải của nền đất.

Kiểm tra lại kích thước đáy móng (móng chịu tải lệch tâm)

Điều kiện kiểm tra trong trường hợp tải trọng lệch tâm max min

; 1, 2 ; 0 tc tc tc tb II II p R p  R p  Xác định cường độ tính toán của đất nền

II II II II tc

 Xác định giá trị tải trọng tiêu chuẩn tại trọng tâm đáy móng

695,65 1,40 2,10 1,50 20 783,85 (kN) 43,48 8,70 1,50 56,53 (kNm) tc tc tb tc tc tc

      Áp lực đáy móng do các tải trọng tiêu chuẩn gây ra max 2 min 2

1, 40 2,10 tc tc tc tc tc tc tc tc tb

Kiểm tra điều kiện ban đầu

266,62 276,57 kPa 1,2 321,55 331,88 kPa ; 211,68 0 kPa tc tb II tc tc

Kiểm tra độ chênh lệch

Kiểm tra điều kiện áp lực tại đỉnh lớp đất yếu

Để xác định sự tồn tại của lớp đất yếu dưới lớp đất đặt đáy móng, ta so sánh các tính chất cơ lý của 2 lớp đất, ta có bảng so sánh sau

Bảng 2.3 Bảng so sánh tính chất cơ lý lớp đất 2 và lớp đất 3

STT Chỉ tiêu Ký hiệu Lớp đất 2 Lớp đất 3 Lớp 3 tốt hơn lớp 2

1 Dung trọng tự nhiên  19,5 19,5 Thỏa

3 Góc ma sát trong  14 06'  16 12'  Thỏa

Có thể thấy trong công thức xác định sức chịu tải của nền đất, có 7 cơ số chịu sự ảnh hưởng của nền đất (m 1 , A,  II , B,  II , D, c II ), trong đó có 3 yếu tố (A, B và D) bị chịu ảnh hưởng của góc ma sát trong của đất

Ta cũng dễ dàng nhận thấy nếu các giá trị cơ số đang xét trong bảng 2.1 đều tăng thì sức chịu tải của nền đất cũng tăng theo, điều ngược lại cũng đúng

Từ bảng 2.1 trên ta nhận thấy có 4/6 chỉ tiêu đánh giá lớp đất 3 tốt hơn lớp đất 2, trong đó có cả chỉ số góc ma sát trong  mà ta đang xét đến

 Từ đó kết luận được: Lớp đất 3 tốt hơn lớp đất 2, không cần kiểm tra điều kiện áp lực tại đỉnh lớp đất yếu.

Tính toán nền theo TTGH 1

Tính toán nền theo TTGH 1 nhằm mục đích đảm bảo độ bền và ổn định của nền cũng như không cho phép móng trượt theo đáy hoặc bị lật, cần kiểm tra nền thỏa điều kiện về 2 chỉ tiêu: cường độ và ổn định

 Chỉ tiêu về cường độ: Đã kiểm tra thỏa mãn về chỉ tiêu cường độ của đất nền ở mục 2.4

 Chỉ tiêu về ổn định: Do công trình không nằm trên phạm vi mái dốc, móng đang xét không có khả năng xảy ra trượt cục bộ hoặc bị lật, nền thỏa chỉ tiêu về ổn định

 Từ đó kết luận được: Nền thỏa TTGH 1.

Mục đích tính toán nền móng theo biến dạng là hạn chế biến dạng của nền, móng và kết cấu trên móng trong phạm vi đảm bảo không xảy ra tình hình cản trở việc sử dụng bình thường của nhà và công trình nói chung, hay của từng kết cấu hoặc giảm tính bền vững lâu dài của chúng do xuất hiện các chuyển vị không cho phép (độ lún, nghiêng, thay đổi độ cao thiết kế và vị trí kết cấu, phá hoại các liên kết của chúng)

Trong phạm vi đồ án, ta chỉ xét đến độ lún tại tâm đáy móng Dùng phương pháp cộng lún các lớp phân tố để tính lún (Phụ lục C, TCVN: 9362-2012)

2.7.1 Vẽ biểu đồ ứng suất trong nền đất

Ta có áp lực gây lún tại trọng tâm đáy móng

266,62 17,21 1,50 240,81 tc gl tb II p  p  h    kPa

Tính toán độ lún theo phương pháp phân tầng cộng lún bằng cách chia nền đất thành những lớp phân tố đồng nhất có chiều dày 1,40

Vậy chọn chiều dày các lớp phân tố h i 0,30m, cụ thể như sau

 Quy ước gọi tên lớp i: 1, 2, 3, 4,…;

 Lớp i bắt đầu từ điểm i – 1 đến điểm i Ví dụ: lớp 5 bắt đầu từ điểm 4 đến điểm 5;

 Lớp thứ 7 và lớp thứ 8 có bề dày lần lượt là h 7 0,20m và h 8 0,10m;

 Các phân lớp còn lại có h i 0,30m. Ứng suất hữu hiệu tại vị trí đáy móng

v      Ứng suất gây lún tại z được tính

Hệ số k 0 có thể tra Bảng C.1, Phụ lục C tài liệu [7] hoặc có thể được xác định theo công thức 2.66 Mục 2.4.1.4 trong tài liệu [2] dựa vào chiều sâu z của các điểm phân tố, kích thước đáy móng b l và sử dụng công cụ bảng tính Microsoft Excel để tính toán

 z – là độ sâu của điểm cần tính ứng suất kể từ đáy móng;

Bảng 2.4 Bảng tính giá trị ứng suất móng M(E–2) trong nền đất Điểm Cao độ điểm z (m) Ứng suất hữu hiệu

v  (1) Ứng suất gây lún (kPa) p

Từ đó kết luận được: vùng chịu nén lấy từ điểm 0 đến điểm 16, có chiều sâu H cn 4,5m

2.7.2 Tính toán độ lún của vùng chịu nén N

Hình 2.3 Biểu đồ phân bố ứng suất dưới đáy móng (kPa) Đường giới hạn vùng chịu nén

Xác định độ lún bằng phương pháp phân tầng cộng lún các lớp phân tố Độ lún được xác định theo phương pháp phân tầng cộng lún theo công thức sau

 i – là các lớp phân tố đất;

 z i – là khoảng cách đáy móng đến tâm các lớp phân tố, (m);

 h i – bề dày của lớp phân tố đất, (m);

 e và 1i e được xác định với sự hỗ trợ từ phần mềm Microsoft Excel, cụ thể 2i

Từ bảng số liệu mối quan hệ giữa e p của các lớp đất, tìm được phương trình hàm cơ số tự nhiên mũ tính hệ số rỗng e khi giá trị p thay đổi

Bảng 2.5 Bảng thể hiện quan hệ giữa hệ số rỗng e và áp lực gây lún p của lớp đất 1

Nhóm thực hiện: Nguyễn Đức Chính – Hà Minh Thành – Tạ Huy Hoàng 21 Bảng 2.6 Bảng thể hiện quan hệ giữa hệ số rỗng e và áp lực gây lún p của lớp đất 2

Lớp 1 tới lớp 6 thuộc lớp đất 2, sử dụng phương trình xuất từ phần mềm Microsoft Excel

 p – là giá trị ứng suất hữu hiệu của lớp đất thứ i khi chưa đặt móng, tính tại cao độ 1i của trọng tâm của lớp đất đó, (kPa);

 p – là giá trị ứng suất tăng thêm của lớp đất thứ i do áp lực gây lún p i gl của móng gây nên, tính tại cao độ của trọng tâm của lớp đất đó, (kPa);

 p – là giá trị ứng suất hữu hiệu của lớp đất thứ i khi đã đặt móng, tính tại cao độ 2i của trọng tâm của lớp đất đó, (kPa)

Lập bảng tính để dễ dàng theo dõi và so sánh kết quả

Bảng 2.9 Bảng tính toán lún của móng M(E–2)

Nhóm thực hiện: Nguyễn Đức Chính – Hà Minh Thành – Tạ Huy Hoàng 23 i Lớp đất zi

 6,99 Điều kiện tính toán thỏa lún S S gh 8cm (Bảng 16, Mục 4.6.28 – trong [7])

Ta có tổng độ lún của các lớp phân tố (độ lún ổn định của móng)

S Si   S gh  8cm (thoả điều kiện biến dạng)

Từ đó kết luận được: móng M(E – 2) thoả điều kiện về độ lún giới hạn

Tính toán độ bền của móng đơn

Tính toán độ bền của móng đơn bê tông cốt thép dưới cột bao gồm xác định chiều cao của móng, của các bậc và tính toán lượng thép cần bố trí cho móng Độ bền của móng được tính theo điều kiện chọc thủng, theo kết cấu bê tông cốt thép chịu uốn và theo lực cắt

Vì trọng lượng của móng và đất trên các bậc móng đơn không gây ra hiện tượng chọc thủng, cắt, uốn nên khi xác định chiều cao cũng như lượng thép cần đặt cho móng, ta dùng trị tính toán của lực dọc xác định đến đỉnh móng và của momen tương ứng với trọng tâm của diện tích đáy móng

2.8.1 Đặc trưng và yêu cầu cấu tạo vật liệu làm móng đơn

Chọn vật liệu làm móng

 Bê tông B25 có: R b 14500(kPa); R bt 1050(kPa) Tra Bảng 7 – Tài liệu [8]

 Cốt thép CB400 – V có R s 350000(kPa) Tra bảng 13 – Tài liệu [8]

2.8.2 Tính toán sơ bộ tiết diện cột

Sơ bộ tiết diện cột

Do ảnh hưởng của momen lớn, chọn k = 1,3  1,5 (theo [3], trang 20)

Thay vào công thức, ta được

2.8.3 Xác định sơ bộ chiều cao móng đơn a) Theo cấu kiện bê tông cốt thép chịu uốn

Xác định chiều cao làm việc của móng theo điều kiện kết cấu bê tông cốt thép chịu uốn theo công thức

 l R Dời tải trọng về tâm đáy móng

 N tt  N0 tt n hbl tb 800 1,1 20 1,50 1,40 2,10 897,02 kN       

 M tt M0 tt Q h0 tt 50 10 1,50 65 kNm     Áp lực tính toán tại đáy móng

368, 28 kPa 1,40 2,10 1,40 2,10 tt tt tt N M p bl W

2 2,00 2,10 tt tt l lc tt tt p p p p l

Hình 2.4 Sơ đồ tính toán chiều cao làm việc bản móng theo điều kiện BTCT chịu uốn ±0.000

Thay số vào biểu thức ban đầu

Chọn sơ bộ chiều cao làm việc của móng đơn h 0 51,50cm b) Kiểm tra lại sơ bộ chiều cao làm việc của móng đơn theo điều kiện chọc thủng

Hình 2.5 Sơ đồ tính toán móng theo điều kiện chọc thủng

Chiều cao của móng được chọn sao cho ứng suất chỉ do bê tông chịu hoàn toàn, nghĩa là không cần đến cốt thép ngang Người ta quan niệm rằng nếu móng bị chọc thủng thì sự chọc thủng xảy ra theo bề mặt của hình chóp cụt có các mặt bên xuất phát từ chân cột và nghiêng góc 45° so với trục đứng

Nhóm thực hiện: Nguyễn Đức Chính – Hà Minh Thành – Tạ Huy Hoàng 27 Để móng không bị chọc thủng thì sức chống chọc thủng của thân móng đơn phải không bé hơn lực gây ra chọc thủng ct cct

 N ct - là lực chọc thủng tính toán do tổng hợp áp lực của phản lực trên phần diện tích gạch chéo F NDTCT trên hình 123;

 N cct - là sức chống chọc thủng của thân móng;

Tính lực gây chọc thủng móng N ct tt ct ct NDTCT

 F NDTCT b ct l ct (lấy gần bằng diện tích hình chữ nhật)

 2 min 2 2 0 ( max min ) c tt tt tt tt l l h p p p p l

Tính lực chống chọc thủng N cct

 R bt - là cường độ chịu kéo tính toán của bê tông;

 0,75 - là hệ số thực nghiệm, kể đến sự giảm cường độ chọc thủng của bê tông so với cường độ chịu kéo;

 h 0 - là chiều cao làm việc của móng;

 b tb - là trung bình cộng của cạnh trên và cạnh dưới của tháp chọc thủng trong phạm vi làm việc của móng

2 c d tb b b b   , với b d  b c 2h 0 Thay số vào biểu thức ban đầu

So sánh 2 kết quả N ct  168,00  N cct  289,98 kN  

Từ đó kết luận được: móng đơn làm việc thỏa điều kiện chọc thủng;

Do đáy của móng có bê tông lót nên lấy a = 3,50cm và h m là bội số của 5cm;

Chọn sơ bộ chiều cao của móng h m 55cm

Tính toán và bố trí thép cho móng đơn

Sau khi tính toán sơ bộ được chiều cao của móng và cấu tạo hình dáng của móng, ta chuyển sang tính toán lượng thép cần thiết để bố trí cho móng Cốt thép được bố trí cho móng để chịu momen uốn do áp lực phản lực của đất nền gây ra Khi tính momen, người ta quan niệm cánh móng như những công sôn được ngàm vào các tiết diện đi qua chân cột;

Vẽ sơ đồ tính toán xem cánh móng như một dầm công xôn ngàm tại mép cổ móng chịu tải trọng phân bố do phản lực của nền đất Tính toán dùng 2 mặt cắt 1-1 và 2-2 đi qua mép cổ móng theo 2 phương để tính toán

Momen theo phương cạnh dài (mép cổ móng theo mặt cắt I-I) max 1 2

Momen theo phương cạnh ngắn (mép cổ móng theo mặt cắt II-II)

Chiều dài tính toán của ngàm lần lượt theo 2 phương là

Hình 2.6 Sơ đồ tính toán thép cho móng

Momen uốn quanh mặt ngàm I – I

Hình 2.7 Sơ đồ tính và biểu đồ momen mặt ngàm I – I

Giả sử chọn thép đường kính 12 có a s 113,10 (mm ) 2

Diện tích cốt thép chịu momen uốn theo phương cạnh dài

Chọn 10 cây thép để bố trí

Tính khoảng cách giữa các cây thép

Thỏa điều kiện cấu tạo về khoảng cách cốt thép a100 200mm và đường kính cốt thép

  Tham khảo Mục 2.8.2.2b, trang 66, trong [1])

 Từ đó kết luận được: chọn cốt thép bố trí theo phương cạnh dài là 10 12 140 a

2.9.2 Xét mặt ngàm II – II

Momen uốn quanh mặt ngàm II – II

Hình 2.8 Sơ đồ tính và biểu đồ momen mặt ngàm II – II

Diện tích cốt thép chịu momen uốn theo phương cạnh ngắn

Tính khoảng khoảng cách giữa các cây thép

Vậy không thỏa điều kiện cấu tạo về khoảng cách cốt thép a100 200 (mm) , do đó chọn khoảng cách cốt thép theo cấu tạo a  200 mm   để thỏa yêu cầu về cấu tạo

Tính toán lại số cây cốt thép

2100 2 50 1 11 n 200    (cây) Chọn số cây thép để bố trí là: n11 (cây)

 Từ đó kết luận được: chọn cốt thép bố trí theo phương cạnh ngắn là 11 12 200 a

Hình 2.9 Bố trí thép cho móng M(E-2)

THIÊ ́ T KÊ ́ MÓNG ĐƠN M(C-5)

Xác định tải trọng truyền xuống móng đơn đơn

Giá trị tiêu chuẩn được xác định theo công thức tt tc A

Lựa chọn vị trí đặt móng sơ bộ và chiều quy ước của tải trọng như sau

Hình 3.1 Phương, chiều quy ước và điểm đặt tải trọng tại chân cột

Xác định kích thước sơ bộ đáy móng đơn

Cường độ tính toán của đất nền theo công thức số (15), Mục 4.6.9, Tài liệu [7]

II II II II II tc

 m 1 và m 2 - lần lượt là hệ số điều kiện làm việc của nền đất và hệ số điều kiện làm việc của nhà hoặc công trình có tác dụng qua lại với nền, lấy theo Bảng 15, Mục 4.6.10, tài liệu [7] Đáy móng đặt tại lớp đất 2, có độ sệt I L 0,13, chọn m 1 1,2;

Giả sử công trình có sơ đồ kết cấu mềm, chọn m 2 1;

 k tc - là hệ số tin cậy, lấy theo Mục 4.6.11, tài liệu [7]

Dựa vào các kết quả thí nghiệm trực tiếp các mẫu đất tại nơi xây dựng, chọn k tc 1

 A, B và D - là các hệ số không thứ nguyên phụ thuộc vào trị tính toán của góc ma sát trong  II , lấy theo Bảng 14, Mục 4.6.9 tài liệu [7]

II   , nội suy xác định A0,2935; B2,1830; D4,7055

 b - là cạnh bé (bề rộng) của đáy móng, tính bằng mét (m);

 h - là chiều sâu đặt móng đơn, tính bằng mét (m); sơ bộ chọn h1,50 m;

  II - là giá trị trung bình gia quyền của dung trọng tự nhiên của đất nằm dưới đáy móng tính bằng kilonewton trên mét khối  kN/m , 3   II  19,5kN m ; 3

  II - là giá trị trung bình của gia quyền của trọng lượng thế tích đất nằm phía trên độ sâu đặt đáy móng, tính bằng kilonewton trên mét khối kN/m , tính 3   II 

 c II - là trị tính toán của lực dính đơn vị của đất nằm trực tiếp dưới đáy móng đơn, tính bằng kilopascal (kPa);

 h 0  h h td - là chiều sâu đến nền tầng hầm tính bằng mét (m) Khi không có tầng hầm thì lấy h 0 0;

Sơ bộ chọn kích thước đáy móng hình chữ nhật với tỉ lệ hai cạnh đáy móng đơn / 1,60

 l b (móng chịu tải lệch tâm);

Theo nguyên tắc, việc chọn kích thước đáy móng phải thoả mãn điều kiện áp lực tiêu chuẩn của đáy móng tác dụng lên nền đất p tc phải nhỏ hơn hoặc bằng cường độ tính toán của đất nền R II ;

Ta chọn p tc R II để xác định kích thước sơ bộ đáy móng, ta được phương trình sau

0 1 2 ( ) tc tb II II II tc

Thay F b 2 vào phương trình (3.1), ta được

II II II tb tc tc m m m m

Viết gọn lại phương trình (3.2) bằng cách thay thế các hệ số vào công trình

II II tb tc a m m A k a m m Bh Dc h k

Thay số xác định các hệ số a 0 và a 1

Thay các hệ số vào phương trình (3.3), ta được

Giải phương trình (3.4), lấy nghiệm dương, ta được

Kiểm tra lại ảnh hưởng mực nước ngầm trong tính toán

Hình 3.2 Phạm vi ảnh hưởng của MNN đến cường độ tính toán của đất nền

Xác định phạm vi ảnh hưởng của móng Z R

Khoảng cách từ đáy móng tới MNN là 2m

 Vì phần đất chịu tác dụng đỡ móng không có MNN (1,67m < 2m), cho nên MNN không ảnh hưởng đến cường độ tính toán của đất chịu tác dụng đỡ móng

 Phần phạm vi ảnh hưởng ZR tính từ đáy móng không bao gồm lớp đất 3, do đó MNN không ảnh hưởng lên sức chịu tải của nền đất.

Kiểm tra lại kích thước đáy móng (móng chịu tải lệch tâm)

Điều kiện kiểm tra trong trường hợp tải trọng lệch tâm

0 1 0 tc 0 a b a b N  Xác định cường độ tính toán của đất nền

II II II II tc

 Xác định giá trị tải trọng tiêu chuẩn tại trọng tâm đáy móng

539,13 1,30 2,10 1,50 20 621,03 (kN) 65,22 13,04 1,50 84,78 (kNm) tc tc tb tc tc tc

      Áp lực đáy móng do các tải trọng tiêu chuẩn gây ra max 2 min 2

227,48 (kPa) 1,30 2,10 tc tc tc tc tc tc tc tc tb

 Kiểm tra điều kiện ban đầu

227,48 275,88 kPa 1,2 316, 21 331,06 kPa ; 138,76 0 kPa tc tb II tc tc

Kiểm tra độ chênh lệch

Kiểm tra điều kiện áp lực tại đỉnh lớp đất yếu

Để xác định sự tồn tại của lớp đất yếu dưới lớp đất đặt đáy móng, ta so sánh các tính chất cơ lý của 2 lớp đất, ta có bảng so sánh sau

Bảng 3.3 Bảng so sánh tính chất cơ lý lớp đất 2 và lớp đất 3 STT Chỉ tiêu Ký hiệu Lớp đất 2 Lớp đất 3 Lớp 3 tốt hơn lớp 2

1 Dung trọng tự nhiên  19,5 19,5 Thỏa

3 Góc ma sát trong  14 06'  16 12'  Thỏa

Có thể thấy trong công thức xác định sức chịu tải của nền đất, có 7 cơ số chịu sử ảnh hưởng của nền đất (m 1 , A,  II , B,  II , D, c II ) trong đó có 3 yếu tố (A, B và D) bị chịu ảnh hưởng của góc ma sát trong của đất

Ta cũng dễ dàng nhận thấy nếu các giá trị cơ số đang xét trong bảng 3.1 đến tăng thì sức chịu tải của nền đất cũng tăng theo, điều ngược lại cũng đúng

Từ bảng 3.1 trên ta nhận thấy có 4/6 chỉ tiêu đánh giá lớp đất 3 tốt hơn lớp đất 2, trong đó có cả chỉ số góc ma sát trong  mà ta đang xét đến

 Từ đó kết luận được: Lớp đất 3 tốt hơn lớp đất 2, không cần kiểm tra điều kiện áp lực tại đỉnh lớp đất yếu.

Tính toán nền theo TTGH 1 nhằm mục đích đảm bảo độ bền và ổn định của nền cũng như không cho phép móng trượt theo đáy hoặc bị lật, cần kiểm tra nền thỏa điều kiện về 2 chỉ tiêu: cường độ và ổn định

 Chỉ tiêu về cường độ: Đã kiểm tra thỏa mãn về chỉ tiêu cường độ của đất nền ở mục 3.4

 Chỉ tiêu về ổn định: Do công trình không nằm trên phạm vi mái dốc, móng đang xét không có khả năng xảy ra trượt cục bộ hoặc bị lật, nền thỏa chỉ tiêu về ổn định

 Từ đó kết luận được: Nền thỏa TTGH 1.

Mục đích tính toán nền móng theo biến dạng là hạn chế biến dạng của nền, móng và kết cấu trên móng trong phạm vi đảm bảo không xảy ra tình hình cản trở việc sử dụng bình thường của nhà và công trình nói chung, hay của từng kết cấu hoặc giảm tính bền vững lâu dài của chúng do xuất hiện các chuyển vị không cho phép (độ lún, nghiêng, thay đổi độ cao thiết kế và vị trí kết cấu, phá hoại các liên kết của chúng)

Trong phạm vi đồ án, ta chỉ xét đến độ lún tại tâm đáy móng Dùng phương pháp cộng lún các lớp phân tố để tính lún (Phụ lục C, TCVN: 9362-2012)

3.7.1 Vẽ biểu đồ ứng suất trong nền đất

Ta có áp lực gây lún tại trọng tâm đáy móng

266,62 17,21 1,50 240,81 tc gl tb II p  p  h    kPa

Tính toán độ lún theo phương pháp phân tầng cộng lún bằng cách chia nền đất thành những lớp phân tố đồng nhất có chiều dày 1,30 0,325 (m)

Vậy chọn chiều dày các lớp phân tố h i 0,30m, cụ thể như sau

 Lớp i bắt đầu từ điểm i – 1 đến điểm i Ví dụ: lớp 5 bắt đầu từ điểm 4 đến điểm 5;

 Lớp thứ 7 và lớp thứ 8 có bề dày lần lượt là h 7 0,20m và h 8 0,10m;

 Các phân lớp còn lại có h i 0,30m. Ứng suất hữu hiệu tại vị trí đáy móng

v      Ứng suất gây lún tại z được tính

Hệ số k 0 có thể tra Bảng C.1, Phụ lục C tài liệu [7] hoặc có thể được xác định theo công thức 2.66 Mục 2.4.1.4 trong tài liệu [2] dựa vào chiều sâu z của các điểm phân tố, kích thước đáy móng b l và sử dụng công cụ bảng tính Microsoft Excel để tính toán

Bảng 3.4 Bảng tính giá trị ứng suất móng M(C–5) trong nền đất Điểm Cao độ điểm z (m) Ứng suất hữu hiệu

Từ đó kết luận được: vùng chịu nén lấy từ điểm 0 đến điểm 14, có chiều sâu H cn 3,9m

3.7.2 Tính toán độ lún của vùng chịu nén

Hình 3.3 Biểu đồ phân bố ứng suất dưới đáy móng (kPa)

MNN Đường giới hạn vùng chịu nén

Xác định độ lún bằng phương pháp phân tầng cộng lún các lớp phân tố Độ lún được xác định theo phương pháp phân tầng cộng lún theo công thức sau

 e và 1i e được xác định với sự hỗ trợ từ phần mềm Microsoft Excel, cụ thể 2i

Từ bảng số liệu mối quan hệ giữae p của các lớp đất, tìm được phương trình hàm cơ số tự nhiên mũ tính hệ số rỗng e khi giá trị p thay đổi

 p – là giá trị ứng suất hữu hiệu của lớp đất thứ i khi chưa đặt móng, tính tại cao độ 1i của trọng tâm của lớp đất đó, (kPa);

 p – là giá trị ứng suất tăng thêm của lớp đất thứ i do áp lực gây lún p i gl của móng gây nên, tính tại cao độ của trọng tâm của lớp đất đó, (kPa);

 p – là giá trị ứng suất hữu hiệu của lớp đất thứ i khi đã đặt móng, tính tại cao độ 2i của trọng tâm của lớp đất đó, (kPa)

Bảng 3.7 Bảng tính toán lún của móng M(C–5)

Nhóm thực hiện: Nguyễn Đức Chính – Hà Minh Thành – Tạ Huy Hoàng 44 i Lớp đất zi

 5,64 Điều kiện tính toán thỏa lún SS gh 8cm (Bảng 16, Mục 4.6.28 – trong [7])

S Si   S gh  8cm (thoả điều kiện biến dạng)

Từ đó kết luận được: móng M(C–5) thoả điều kiện về độ lún giới hạn.

Tính toán độ bền của móng đơn

Tính toán độ bền của móng đơn bê tông cốt thép dưới cột bao gồm xác định chiều cao của móng, của các bậc và tính toán lượng thép cần bố trí cho móng Độ bền của móng được tính theo điều kiện chọc thủng, theo kết cấu bê tông cốt thép chịu uốn và theo lực cắt

Vì trọng lượng của móng và đất trên các bậc móng đơn không gây ra hiện tượng chọc thủng, cắt, uốn nên khi xác định chiều cao cũng như lượng thép cần đặt cho móng, ta dùng trị tính toán của lực dọc xác định đến đỉnh móng và của momen tương ứng với trọng tâm của diện tích đáy móng

3.8.1 Đặc trưng và yêu cầu cấu tạo vật liệu làm móng đơn

Chọn vật liệu làm móng

 Bê tông B25 có: R b 14500(kPa); R bt 1050(kPa) Tra Bảng 7 – Tài liệu [8]

 Cốt thép CB400 – V có R s 350000(kPa) Tra bảng 13 – Tài liệu [8]

3.8.2 Tính toán sơ bộ tiết diện cột

Sơ bộ tiết diện cột

Do ảnh hưởng của momen lớn, chọn k = 1,3  1,5 (theo [3], trang 20)

3.8.3 Xác định sơ bộ chiều cao móng đơn a) Theo cấu kiện bê tông cốt thép chịu uốn

Xác định chiều cao làm việc của móng theo điều kiện kết cấu bê tông cốt thép chịu uốn theo công thức

Dời tải trọng về tâm đáy móng

75 15 1,50 97,50 kNm tt tt f tb tt tt tt

      Áp lực tính toán tại đáy móng

362,15 kPa 1,30 2,10 1,30 2,10 tt tt tt N M p bl W

710,09 97,50 6 158,07 kPa 1,30 2,10 1,30 2,10 tt tt tt N M p bl W

2 2 2,10 tt tt l lc tt tt p p p p l

Hình 3.4 Sơ đồ tính toán chiều cao làm việc bản móng theo điều kiện BTCT chịu uốn ±0.000

Chọn sơ bộ chiều cao làm việc của móng đơn h 0 56,50cm b) Kiểm tra lại sơ bộ chiều cao làm việc của móng đơn theo điều kiện chọc thủng

Hình 3.5 Sơ đồ tính toán móng theo điều kiện chọc thủng

Chiều cao của móng được chọn sao cho ứng suất chỉ do bê tông chịu hoàn toàn, nghĩa là không cần đến cốt thép ngang Người ta quan niệm rằng nếu móng bị chọc thủng thì sự chọc thủng xảy ra theo bề mặt của hình chóp cụt có các mặt bên xuất phát từ chân cột và nghiêng góc 45° so với trục đứng ±0.000

Nhóm thực hiện: Nguyễn Đức Chính – Hà Minh Thành – Tạ Huy Hoàng 48 Để móng không bị chọc thủng thì sức chống chọc thủng của thân móng đơn phải không bé hơn lực gây ra chọc thủng ct cct

 N ct - là lực chọc thủng tính toán do tổng hợp áp lực của phản lực trên phần diện tích gạch chéo F NDTCT trên hình 3.5;

 N cct - là sức chống chọc thủng của thân móng;

Tính lực gây chọc thủng móng N ct tt ct ct NDTCT

 F NDTCT b ct l ct (lấy gần bằng diện tích hình chữ nhật)

 2 min 2 2 0 ( max min ) c tt tt tt tt l l h p p p p l

Tính lực chống chọc thủng N cct

 R bt - là cường độ chịu kéo tính toán của bê tông;

 0,75 - là hệ số thực nghiệm, kể đến sự giảm cường độ chọc thủng của bê tông so với cường độ chịu kéo;

 h 0 - là chiều cao làm việc của móng;

 b tb - là trung bình cộng của cạnh trên và cạnh dưới của tháp chọc thủng trong phạm vi làm việc của móng

2 c d tb b b b   , với b d  b c 2h 0 Thay số vào biểu thức ban đầu

So sánh 2 kết quả Nct 150,63 Ncct 340,38 kN  

Từ đó kết luận được: móng đơn làm việc thỏa điều kiện chọc thủng;

Do đáy của móng có bê tông lót nên lấy a = 3,50cm và h m là bội số của 5cm;

Chọn sơ bộ chiều cao của móng h m 60cm

Tính toán và bố trí thép cho móng đơn

Sau khi tính toán sơ bộ được chiều cao của móng và cấu tạo hình dáng của móng, ta chuyển sang tính toán lượng thép cần thiết để bố trí cho móng Cốt thép được bố trí cho móng để chịu momen uốn do áp lực phản lực của đất nền gây ra Khi tính momen, người ta quan niệm cánh móng như những công sôn được ngàm vào các tiết diện đi qua chân cột;

Vẽ sơ đồ tính toán xem cánh móng như một dầm công xôn ngàm tại mép cổ móng chịu tải trọng phân bố do phản lực của nền đất Tính toán dùng 2 mặt cắt 1-1 và 2-2 đi qua mép cổ móng theo 2 phương để tính toán

Momen theo phương cạnh dài (mép cổ móng theo mặt cắt I-I) max 1 2

Momen theo phương cạnh ngắn (mép cổ móng theo mặt cắt II-II)

M  p B l Chiều dài tính toán của ngàm lần lượt theo 2 phương là

Hình 3.6 Sơ đồ tính toán thép cho móng ±0.000

Momen uốn quanh mặt ngàm I – I

Hình 3.7 Sơ đồ tính và biểu đồ momen mặt ngàm I – I

Diện tích cốt thép chịu momen uốn theo phương cạnh dài

Chọn thép đường kính 12 có a s 113,10mm 2

Tính khoảng cách giữa các cây thép

Thỏa điều kiện cấu tạo về khoảng cách cốt thép a100 200mm và đường kính cốt thép

  Tham khảo Mục 2.8.2.2b, trang 66, trong [1])

 Từ đó kết luận được: chọn cốt thép bố trí theo phương cạnh dài là 9 12 150 a

3.9.2 Xét mặt ngàm II – II

Momen uốn quanh mặt ngàm II – II

Hình 3.8 Sơ đồ tính và biểu đồ momen mặt ngàm II – II

Diện tích cốt thép chịu momen uốn theo phương cạnh ngắn

Tính khoảng khoảng cách giữa các cây thép

Vậy không thỏa điều kiện cấu tạo về khoảng cách cốt thép a100 200 (mm) , do đó chọn khoảng cách cốt thép theo cấu tạo a200 (mm) để thỏa yêu cầu về cấu tạo

Tính toán lại số cây cốt thép

2100 2 50 1 11 n 200    (cây) Chọn số cây thép để bố trí là: n11 (cây)

 Từ đó kết luận được: chọn cốt thép bố trí theo phương cạnh ngắn là: 11 12 200 a

Hình 3.9 Bố trí thép cho móng M(C – 5)

THIÊ ́ T KÊ ́ SƠ ĐỒ MẶT BẰNG BỐ TRÍ MÓNG NÔNG

Sơ bộ các móng trục D, B, A’

Vậy tải trọng tác dụng xuống cho từng móng là N i q S tb i

Sau khi có được N i ta thay vào biểu thức (1.3) để tìm bề rộng b tương ứng cho các móng trong mặt bằng

Sau khi có được bề rộng móng b ta sẽ suy ra được bề dài móng lb1,5b Đối với những móng chạm nhau sau khi sơ bộ ta có thể linh động giữ nguyên diện tích đáy móng và hiệu chỉnh b và l Sau đó tiến hành kiểm tra lại điều kiện áp lực dưới đáy móng

Bảng 4.3 Sơ bộ các móng trục D, B và A’

Diện chịu tải S   m 2 Tiết diện (kPa) p (kPa) R II Kiểm tra b   m l   m

Hình 4.3 Diện truyền tải của các móng trục D, B và A’

Mặt bằng bố trí các móng nông

Mặt bằng bố trí móng nông sau khi được sơ bộ xong sẽ được bố trí như sau

Hình 4.4 Mặt bằng bố trí móng nông

PHẦN B TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÓNG CỌC

TRÊN NỀN ĐẤT TỰ NHIÊN

SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT VÀ TRÌNH TỰ THIẾT KẾ MÓNG CỌC

Trình tự chung thiết kế móng cọc

Quá trình thiết kế móng cọc bao gồm các bước sau

 Đánh giá điều kiện địa chất, thuỷ văn của khu vực xây dựng công trình;

 Xác định tải trọng tác dụng xuống móng;

 Lựa chọn chiều sâu đặt đế đài;

 Xác định các thông số về cọc;

 Xác định sức chịu tải của cọc;

 Xác định số lượng cọc trong móng;

 Tính toán nền và móng theo theo trạng thái giới hạn thứ nhất;

 Tính toán nền và móng theo trạng thái giới hạn thứ hai;

 Tính toán độ bền và cấu tạo đài cọc;

 Kiểm tra cọc trong quá trình vận chuyển và lắp dựng, tính toán móc cẩu

Bảng 1.1 Số liệu tải trọng thiết kế Móng cọc N 0 tt (kN) M 0 tt x (kNm) Q 0 tt x (kN) M 0 tt y (kNm) Q 0 tt y (kN)

1.4 Điều kiện địa chất và số liệu địa chất nền đất

1.4.1 Điều kiện địa chất Địa chất tại nơi đặt móng cọc gồm các lớp đất như sau

 Lớp đất 1: Bùn sét, màu xám đen, trạng thái chảy; dày 5,0m

 Lớp đất 2: Sét, màu vàng nâu - xám xanh, trạng thái nữa cứng; dày 5,5m

 Lớp đất 3: Sét pha, màu xám xanh - vàng nâu, trạng thái dẻo cứng; dày 9,5m

 Lớp đất 4: Cát pha, màu xám nâu - xám vàng - nâu vàng, trạng thái dẻo; dày 15,5m

 Lớp đất 5: Cát trung, màu nâu vàng - xám vàng - nâu hồng, kết cấu chặt vừa; rất dày chưa xác định

 Mực nước ngầm (MNN) cách mặt đất tự nhiên (MĐTN) 3,0m

1.4.2 Tổng kết số liệu địa chất

Lớp đất 1: Bùn sét, màu xám đen, trạng thái chảy; dày 5,0m

Tỷ trọng hạt G S 2,77 - Độ bão hòa S r 98,20 % Độ rỗng n 69,00 %

Góc ma sát trong  04 17 '  Độ

Hệ số nén lún a 1 2  2,12 10   3 kPa  1

Lớp đất 2: Sét, màu vàng nâu – xám xanh, trạng thái nửa cứng; dày 5,5m

Nhóm thực hiện: Nguyễn Đức Chính – Hà Minh Thành – Tạ Huy Hoàng 63 Độ sệt I L 0,13 -

Góc ma sát trong  14 06 '  Độ

Hệ số nén lún a 1 2  2,4 10   4 kPa  1

Lớp đất 3: Sét pha, màu xám xanh – vàng nâu, trạng thái dẻo cứng; dày 9,5m

Góc ma sát trong  16 12' Độ

Hệ số nén lún a 1 2  2,6 10   4 kPa  1

Lớp đất 4: Cát pha, màu xám nâu – xám vàng – nâu vàng, trạng thái dẻo; dày 15,5m Giá trị các chỉ tiêu cơ lý của lớp đất 4 được thống kê vào bảng 1.4

Góc ma sát trong  24 21' Độ

Hệ số nén lún a 1 2  1, 4 10   4 kPa  1

Lớp đất 5: Cát trung, màu nâu vàng - xám vàng - nâu hồng, kết cấu chặt vừa; rất dày Giá trị các chỉ tiêu cơ lý của lớp đất 5 được thống kê vào bảng 1.5

Chỉ số dẻo I P - % Độ sệt I L - -

Hệ số nén lún a 1 2  - kPa  1

Tổng hợp các thí nghiệm khác

Bảng 1.7 Quan hệ giữa áp lực nén p và hệ số rỗng e trong thí nghiệm nén cố kết e (25kPa) e (50kPa) e (100kPa) e (200kPa) e (400kPa) e (800kPa)

1.4.3 Kết quả trụ địa chất

   I L 0, 46 N 22 Hình 1.1 Sơ đồ trụ địa chất công trình

CÁT PHA - MÀU XÁM NÂU, XÁM VÀNG, NÂU VÀNG - TRẠNG THÁI DẺO

SÉT PHA - MÀU XÁM XANH, VÀNG NÂU - TRẠNG THÁI DẺO CỨNG

SÉT - MÀU VÀNG NÂU, XÁM XANH - TRẠNG THÁI NỬA CỨNG

BÙN SÉT - MÀU XÁM ĐEN - TRẠNG THÁI CHẢY

1.4.4 Nhận xét điều kiện địa chất để đề ra phương án thiết kế

Tải trọng công trình khá lớn và đặc trưng cơ lý của lớp đất phía trên không tốt, chiều dày lớp đất yếu lớn, không phù hợp với quy mô công trình Do đó phương án móng nông là không thích hợp, lựa chọn phương án móng cọc đài thấp với đài cọc chôn vào lớp đất 1

Qua các chỉ tiêu cơ lý đã thí nghiệm được báo cáo trong hồ sơ khảo sát địa chất, ta thấy lớp đất 4 (cát pha, trạng thái dẻo) và lớp đất 5 (cát trung, kết cấu chặt vừa chặt) thích hợp để đặt mũi cọc

Chọn phương án móng cọc đài thấp, đài cọc chôn vào lớp đất 1; mũi cọc chôn vào lớp đất 4; thi công bằng phương pháp ép cọc

THIÊ ́ T KÊ ́ MÓNG CỌC M(A-2)

Xác định tải trọng truyền xuống móng

N M 0x tt (kNm) Q 0x tt (kN) M 0 tt y (kNm) Q 0 tt y (kN)

Giá trị tiêu chuẩn được xác định theo công thức tt tc A

N M 0x tc (kNm) Q 0x tc (kN) M 0 tc y (kNm) Q 0 tc y (kN)

2.2 Xác định các thông số về cọc

 Bê tông cấp độ bền B25 cho cọc và đài cọc

Rb  R bt 0,105kN/cm ; 2 E b 3000kN/cm 2

 Nếu  10mm dùng thép CB240-T có

21kN/cm ; w 17kN/cm ; 0,615; 0, 426 s sc s R R

 Nếu  10mm dùng thép CB400-V có

Nhóm thực hiện: Nguyễn Đức Chính – Hà Minh Thành – Tạ Huy Hoàng 70 Đối với móng cọc đài thấp chỉ cần đặt đáy đài đủ sâu để đảm bảo tải trọng ngang (hoặc lực cắt) bị triệt tiêu bởi áp lực đất bị động ở mặt bên đài;

Có thể chọn sơ bộ độ sâu đặt đáy đài bằng khoảng 1/15 chiều cao công trình Khi nhà có tầng hầm, mặt trên đài nên ở cùng cao độ với mặt trên của sàn tầng hầm Kiểm tra độ sâu đặt đáy đài theo điều kiện cân bằng giữa tổng tải trọng ngang tính toán tác dụng tại đỉnh đài với áp lực đấy bị động ở mặt bên đài

 h - là độ sâu đặt đáy đài (m)

 Q 0 tt - là tổng tải trọng ngang tính toán tác dụng tại đỉnh đài

  II - là góc ma sát trong của đất tính từ đáy đài trở lên ( )

  II ' - là dung trọng tự nhiên của đất tại đáy đài (kN/m ) 3

 B- là chiều rộng của đài (m)

Giả thuyết chiều rộng của đài B2m, kiểm tra điều kiện (2.1)

Vậy ta có chiều cao đặt đáy đài h1,56m;

Chọn chiều cao đặt đáy đài sơ bộ h2m

Xác định cao trình đặt mũi cọc

Mũi cọc nên đặt vào lớp đất tốt tìm thấy trong địa tầng nhiều tầng nhằm tăng thành phần sức kháng ở mũi cọc và giảm độ lún của nền Cao trình đặt mũi cọc liên quan đến chiều dài cọc, do vậy phải căn cứ vào khả năng thi công cũng như tương quan giữa chiều dài với tiết diện cọc, quy mô công trình để quyết định

Mũi cọc không nên tựa lên lớp đất chịu lực mà nên chôn sâu vào lớp đất này tối thiểu là 0,5m khi nền đá; đối với nền đất – cọc được chọn để thi công là cọc đúc sẵn, chiều sâu tối thiểu vào lớp đất đặt mũi cọc là 3d = 1,2m, lớn hơn chiều sâu tối thiểu là 1m theo (8.14), Mục 8 trong TCVN 10304 - 2014

Chọn lớp đất đặt mũi cọc là lớp đất 4, chiều sâu tính từ lớp đất 3 là 2m (Xem hình vẽ kèm theo).

Xác định chiều dài, tiết diện cọc

Lớp bê tông bảo vệ a = 40mm (Bảng 3.1/51, Kết cấu bê tông cốt thép, tác giả Phan

Hình 2.1 Cấu tạo mặt cắt ngang thân cọc

Cao trình mũi cọc ở độ sâu -23,0m (không kể đến phần vát nhọn của mũi cọc);

8ị16 Đoạn bê tông đập bỏ để chôn thép trong đài Mũi cọc được bọc thép

Hình 2.3 Độ sâu chôn móng và cao trình đặt mũi cọc

Chiều dài tính toán của cọc

Tính chiều dài đoạn neo trong cọc L ap

  1,2(cọc chịu kéo khi vận chuyển và chịu nén khi thi công);

Trong đó o RS- là cường độ chịu kéo của thép: 35kN/cm 2 o A S - là diện tích tiết diện ngang của thanh cốt thép o S 4 2 (1,6) 4 2 2,011 cm   2

   o US - là chu vi tiết diện ngang của thanh cốt thép,

Us d    ; o R bond - là cường độ bám dính tính toán của cốt thép với bê tông,R bond  1 2 R bt ; Trong đó

  1 2(cốt cán nguội, có gờ); 2 1   s 16mm 32mm ; 

Cường độ bám dính tính toán của cốt thép với bê tông

Chiều dài đoạn neo cơ sở

 Chiều dài đoạn neo thực tế

Lap    Vậy chọn L ap 88cm > 30  s 48cm(Chiều dài đoạn neo tính theo tiêu chuẩn lớn hơn công thức tính theo kinh nghiệm);

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

L L L L     Khi thi công, cần ép 2 đoạn cọc chiều dài 11m để thoả chiều sâu thực tế.

Xác định sức chịu tải của cọc

2.4.1 Sức chịu tải theo cường độ vật liệu

Sức chịu tải cho phép tính theo công thức:

 - là hệ số uốn dọc dựa vào độ mảnh 3

  b   Trong đó o l y - là chiều dài xuyên qua lớp đất yếu l y 3m o b - là chiều rộng tiết diện ngang cọc b0,4m

Từ bảng 3.4/128 tài liệu Nền Và Móng – Tô Văn Lận, nội suy ra 0,9625;

 R b - là cường độ tính toán của bê tông cọc R b 1, 45kN/cm 2 ;

 A b - là diện tích mặt cắt ngang của cọc (không bao gồm diện tích thép)

 R s - là cường độ tính toán của cốt thép R s 35kN/cm 2 ;

 A s - là diện tích tầng cốt thép tính theo đường kính danh nghĩa bố trí trong cọc

A    Thay số vào ta tính được sức chịu tải theo cường độ vật liệu theo cách 1

Vẫn áp dụng công thức (2.2) ở cách 1 nhưng hệ số uốn dọc  xác định như sau

  d - là độ mảnh của cọc d l cal

  b Trong đó o lcal - là chiều dài tính toán của cọc được xác định l cal vl

 v- là hệ số kể đến liên kết hai đầu của cọc, lấy ấy v0,7 khi đỉnh cọc ngàm vào đài và mũi cọc trong đất;

 l - là chiều dài tính toán của cọc l21m

     o b - là chiều rộng cọc tiết diện hình chữ nhật, b0,4m

Thay số xác định hệ số uốn dọc  1,028 0,0000288 36,75  2 0,0016 36,75 0,93  (Bỏ qua tải trọng ngang tác dụng bởi đất bao xung quanh cọc)

Thay số vào ta được sức chịu tải cho phép tính theo cách 2

Vậy sử dụng giá trị sức chịu tải

Rv  để tính toán (Chọn sức chịu tải theo cường độ vật liệu nhỏ nhất trong 2 cách)

2.4.2 Sức chịu tải cực hạn theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền

Sức chịu tải trọng nén cực hạn

Rc u của cọc ma sát, hạ bằng phương pháp ép, được xác định bằng tổng sức kháng của đất dưới mũi cọc và trên thân cọc

  c - là hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất,  c 1;

 q b - là cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc tại độ sâu Z mui 22m, lấy theo bảng 3 trong TCVN 10304 - 2014, q b 2486kPa;

  cq - là hệ số điều kiện làm việc của đất ở dưới mũi cọc, hạ bằng phương pháp ép vào lớp đất sét pha trạng thái dẻo cứng, lấy theo bảng 4 – TCVN 10304 – 2014, cq 1,1

 A b - là diện tích tiết diện ngang của cọc; A b 0,4 2 0,16 (m ) 2 ;

 u là chu vi tiết diện ngang của cọc; u 4 0, 4 1,6 (m)

  cq - là hệ số điều kiện làm việc của đất ở mặt bên cọc, lấy theo Bảng 4 – TCVN

 f i - là cường độ sức kháng trung bình của lớp đất thứ “i” trên thân cọc, xác định bằng cách chia các lớp đất thành các lớp phân tố có chiều dày 2mlấy theo Bảng

 f i - tra bảng 3 TCVN 10304 – 2014;  cf i , Tra bảng 4 TCVN 10304 – 2014

Việc tính toán được lập thành bảng sau

Bảng 2.3 Thành phần sức kháng bên của cọc

Lớp phân tố I L Chiều dày i (m) l Độ sâu i (m)

Thay số vào ta được sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền

Hình 2.4 Sơ đồ tính toán thành phần ma sát bên giữa đất và thành cọc

2.4.3 Sức chịu tải cực hạn theo kết quả xuyên tiêu chuẩn

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

 q b - là cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc nằm trong đất dính với cọc ép

 f c i , - là cường độ sức kháng trên đoạn cọc nằm trong khoảng lớp đất dính thứ “i”

  p - là hệ số điều chỉnh cho cọc đóng, phụ thuộc vào tỷ lệ giữa sức kháng cắt không thoát nước của đất dính c u và trị số trung bình của ứng suất pháp hiệu quả thẳng đứng, xác định theo biểu đồ dưới

Hình 2.5 Biểu đồ xác định hệ số  P

Hình 2.6 Biểu đồ xác định hệ số f L

 f L - là hệ số điều chỉnh theo độ mảnh h/d của cọc đóng, xác định theo biểu đồ dưới

 c u - là cường độ sức kháng cắt không thoát nước của đất dính không có số liệu sức kháng cắt không thoát nước của c u xác định trên các thiết bị thí nghiệm cắt đất trực tiếp hay thí nghiệm nén ba trục có thể xác định từ chỉ số SPT trong đất dính:

, 6, 25 , u i c i c  N , tính bằng kPa, trong đó N c i , là chỉ số SPT trong đất dính;

 f s i , - là cường độ sức kháng trên đoạn cọc nằm trong lớp đất rời thứ “i”;

 l s i , - là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất rời thứ “i”;

 N s i , - là chỉ số SPT trung bình trong lớp đất thứ “i”;

 l c i , - là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất dính thứ “i”;

 u - là chu vi tiết diện ngang cọc;

 d- là đường kính tiết diện cọc tròn, hoặc cạnh tiết diện cọc vuông

Trong phạm vi chôn cọc không tồn tại lớp đất rời f s i , 0

Tính toán thành phần ma sát theo bảng sau

Bảng 2.4 Tính toán thành phần ma sát bên giữa cọc và đất xung quanh cọc

Lớp đất Loại đất Độ sâu

Nhóm thực hiện: Nguyễn Đức Chính – Hà Minh Thành – Tạ Huy Hoàng 80 Hình 2.7 Sơ đồ tính toán thành phần ma sát giữa đất và thành cọc theo Viện Kiến trúc Nhật Bản

Từ biểu đồ hình A, xác định hệ số  p theo '

Thay số vào ta tính được sức chịu tải cực hạn của cọc theo thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn

2.4.4 Tổng hợp và lựa chọn sức chịu tải cho phép của cọc

Các loại sức chịu tải cực hạn đã tính toán cho kết quả như sau

 Sức chịu tải theo cường độ vật liệu

 Sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý:

 Sức chịu tải theo kết quả xuyên tiêu chuẩn

Do không có kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh và hồ sơ địa chất không đủ dữ liệu về cường độ nền đất; nên không thể xác định sức chịu tải theo kết quả xuyên tĩnh và sức chịu tải theo chỉ tiêu cường độ của đất nền

Chọn giá trị sức chịu tải cực hạn nhỏ nhất trong các loại sức chịu tải

2.4.5 Sức chịu tải cho phép của cọc

(Mục 7.1.11 – tài liệu [9]) Sức chịu tải cho phép:

  0 - là hệ số điều kiện làm việc, kể đến yếu tố tăng mức độ đồng nhất của nền đất khi sử dụng móng cọc, lấy bằng 1,15 trong móng nhiều cọc;

  n - là hệ số tin cậy về tầm quan trọng của công trình, lấy bằng 1,15 với tầm quan trọng của công trình cấp II (công trình nhà ở);

  k - là hệ số tin cậy theo đất, cọc treo chịu tải trọng nén, móng cọc đài thấp nằm trên lớp đất biến dạng lớn, giả sử móng có 6 đến 10 cọc, lấy  k 1,65; Đối với móng cọc bê tông cốt thép đúc sẵn, hạ cọc bằng phương pháp ép, cần kiểm tra thêm điều kiện ép cọc

Vậy cọc không bị phá hoại (gãy cọc hay vỡ đầu cọc) trong quá trình hạ cọc.

Xác định số lượng cọc, bố trí cọc trong móng

Khoảng cách tối thiểu giữa các cọc là 3d, như vậy áp lực tính toán do phản lực đầu cọc tác dụng lên đáy đài xác định theo công thức

 Diện tích sơ bộ đáy đài

Số lượng cọc trong móng

3250 1,1 5,05 20 2 3472,20 kN tt tt tt tt sb d d tb

  là hệ số kể đến momen, móng chịu tải lệch tâm  1, 2 1,5 , chọn  1,5

 Tham khảo Mục 8.13 – tài liệu [9], sơ bộ chọn 5 cọc và bố trí theo hình chữ nhật

 Bố trí cọc trên mặt bằng, khoản cách giữa 2 tim cọc liền kề không được nhỏ hơn 3d 3 0, 4 1,2 (m)     chọn 1,2m , khoảng cách từ tim cọc ra mép đài không được nhỏ hơn d 0,4 (m)  chọn 0,4m

Khoảng cách cọc và kích thước thực tế của đài được bố trí như hình dưới đây

Hình 2.8 Mặt bằng bố trí cọc x y z

Kiểm tra điều kiện áp lực xuống đỉnh cọc (n c = 6)

Căn cứ vào số lượng cọc đã bố trí trong móng, tiến hành kiểm tra điều kiện áp lực xuống đỉnh cọc, điều kiện kiểm tra tổng quát như sau max tt tt c c tk , ; min tt 0 p  p R p  (cọc không chịu nhổ);

(Tham khảo Mục 3.8.2.1 – tài liệu [1])

 R c tk , - là sức chịu tải thiết kế của cọc   kN ;

 p tt c - là trong lượng tính toán của cọc   kN ;

 p max tt , p min tt - lần lượt là là áp lực tính toán lớn nhất và nhỏ nhất tại đầu cọc   kN ;

Lực và momen tính toán tính đến đáy đài

0 0 3250 1,1 2 3,2 20 2 3531,60 tt tt tt tt d f d tb

M M Q h    (kNm) Áp lực tác dụng xuống đầu cọc trong trường hợp móng chịu tải lệch tâm 2 phương

 n c - là số lượng cọc trong móng;

 x y i , i - lần lượt là toạ độ của cọc thứ “i” so với hệ trục đi qua trọng tâm của nhóm cọc, hệ trục tọa độ được biểu thị trên hình vẽ (m);

Bảng 2.5 Áp lực tính toán xuống các đầu cọc

Vậy tìm được P max tt P 4 tt 889,65(kN); P min tt P 1 tt 522,99(kN)

Trọng lượng tính toán của cọc từ đáy đài đến mũi cọc

Kiểm tra điều kiện max tt c tt 889,65 92,4 982,05

P P    (kN) R c tk , 990,61(kN) (Thoả) min tt 522,99

P  (kN) 0 (Thoả) Với chênh lệch giữa áp lực tại đáy cọc và sức chịu tải thiết kế cho phép

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

Kiểm tra sự làm việc của cọc trong nhóm theo biểu thức (Mục 3.8.2.3 – Tài liệu [1])

 Hệ số nhóm  tính theo công thức Labarre

 d c - là cạnh cọc, d c 0, 4m; l c - là khoảng cách giữa các cọc, l c 1, 2m;

 m - là số hàng cọc; n - là số cột trong mỗi hàng Ta có m n 5;

 Thay số vào ta tính được sức chịu tải của nhóm cọc om 0,78 5 990,61 3863,38

 Từ đó kết luận được: móng thoả điều kiện cọc làm việc trong nhóm.

Kiểm tra cọc chịu tải trọng ngang

2.7.1 Kiểm tra chuyển vị ngang của cọc tại cao trình đáy đài

Lực cắt tác dụng lên 1 cọc theo 2 phương lần lượt

 n   (kN) Momen quán tính tiết diện ngang cọc

E I E I       (kNm 2 ) Chiều rộng quy ước của cọc c 0, 4 d  (m) < 0,8 (m) nên b c 1,5d 0,5 1,5 0,4 0,5 1,1     (m)

Chú ý: tại mục này, b c là chiều rộng quy ước của cọc

(Tham khảo Mục 3.9.2 – Tài liệu [1])

Xác định hệ số nền K, do nền đất gồm nhiều lớp đất nên hệ số K được xác định bằng tam giác ảnh hưởng, thông số của tam giác ảnh hưởng ah 1 b  (m); l ah 2(d  1) 2 (0,4 1) 2,8  (m)

Vậy mũi tam giác ảnh hưởng không qua lớp đất 2 (khoảng cách từ đáy đài đến đỉnh lớp đất 2 là 3m)

Hình 2.9 Sơ đồ tính toán hệ số nền trung bình

Tại cao trình đáy đài thuộc lớp đất 1 (bùn sét, trạng thái chảy) có chỉ số sệt I L 1,31, lấy

K  (theo Bảng 3.2, Mục 3.9.2 – Tài liệu [1])

  E I    (m  1 ) Chiều sâu tính đổi d 0, 41 21 8,61 4 e b tt l  l     Tra bảng 3.24, Mục 3.9.2 – Tài liệu [1], xác định giá trị các hệ số

Chuyển vị ngang của cọc ở cao trình mặt đất do lực đơn vị H 0 1 gây ra

 Chuyển vị ngang của cọc ở cao trình mặt đất do lực đơn vị M 0 1 gây ra

 Góc xoay của cọc ở cao trình mặt đất do lực đơn vị M 0 1 gây ra

Momen uốn của cọc M ng tại cao trình đáy đài (tham khảo Mục G.1 và Mục G.8, Phụ lục

 l 0 - là chiều dài đoạn cọc tính từ mặt đất lên đáy đài, trường hợp móng cọc đài thấp l 0 0;

Chuyển vị ngang y 0 tại cao trình đáy đài

Vậy tổng chuyển vị ngang của cọc

2.7.2 Kiểm tra khả năng chịu uốn của cọc

Tính toán giá trị momen uốn M z (kNm), tham khảo công thức (G.17), Mục G.7, Phụ lục

G – Tài liệu [10], theo công thức sau

 M 0  M ng 2   30 kNm  , lấy theo phương có lực dọc H lớn hơn;

  0 0 do tại ngàm không có góc xoay ;

Hệ số A B C 3 , , 3 3 và D 3 tra Bảng G.3 – Tài liệu [10]

Viết lại ta được biểu thức

Thay các hệ số, ta có bảng như sau

Bảng 2.6 Giá trị momen uốn dọc theo thân cọc

Từ bảng trên ta vẽ được biểu đồ sau

Hình 2.10 Biểu đồ momen uốn dọc thân cọc Điều kiện kiểm tra: Mz max  M

Tại độ sâu z = 9,76m kể từ đáy đài (thuộc lớp đất 3) có M z max 32,81 (kNm)

Kiểm tra khả năng chịu uốn của cọc đã chọn với tiết diện 40 40 cm , thép dọc 8 16 có 16,08cm2

As  Bê tông cọc có cấp độ bền B25 - R b 14500kPa

Lớp bảo vệ c = 30mm 30 16 38mm a 2

    ; h 0 40 3,8 36,2  (cm) = 0,362 (m) Lượng thép dọc chịu uốn 3 16 , A s 6,03cm 2 6,03 10 m  4 2

Khả năng chịu uốn của cọc

Từ đó kết luận được: momen uốn do lực xô ngang lớn nhất Q 0 tt y 70kN gây ra không đủ để phá hoại tiết diện cọc Vậy cọc thoả điều kiện áp lực ngang.

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;

; max 1,2 tc tc tb M M p R p  R Trong đó

 p tb tc và p max tc - lần lượt là áp lực tiêu chuẩn trung bình và áp lực lớn nhất tại mặt phẳng mũi cọc (kPa)

 R M - là sức chịu tải của đất nền tại mặt phẳng mũi cọc (kPa) a) Xác định kích thước của khối móng quy ước

Do lớp đất 1 là lớp đất yếu (bùn sét - chỉ số sệt I L 1,31), góc mở để xác định ranh giới móng khối quy ước được tính từ đáy lớp đất này Phạm vi khối móng quy ước theo hình bên dưới

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

Cạnh của đáy khối móng quy ước

  b) Xác định trọng lượng của khối móng quy ước

Trọng lượng khối móng quy ước bao gồm các bộ phận: cổ móng, đài cọc, cọc và các lớp đất trong phạm vi móng khối quy ước Tính toán cụ thể như sau

Trọng lượng cổ móng, đài cọc và đất trên đài

Trọng lượng lớp đất 1 - từ mặt đất đến mực nước ngầm, G 1 ; (do thể tích khối đất trong phạm vi móng khối quy ước trừ đi thể tích cổ móng, đài cọc và đất trên đài - V d )

Chú ý: không cần xét đến thể tích của đất khi cọc ép chiếm chỗ do nền đất chỉ bị nén lại Trong đó

Trọng lượng lớp do các lớp đất từ mực nước ngầm đến mũi cọc

Hình 2.11 Kích thước khối móng quy ước φ

Trọng lượng toàn bộ các cọc trong đất

Trọng lượng khối móng quy ước

 c) Áp lực tiêu chuẩn tại đáy móng

0x 0 304,35 60,87 23 1704,36 kNm tc tc tc xqu y

0 0x 108,70 30, 43 23 808,59 kNm tc tc tc yqu y

W    Áp lực tiêu chuẩn trung bình tại đáy móng

364,01 kPa 4,37 5,57 tc tc tc qu qu tc tb qu qu

 Áp lực tiêu chuẩn lớn nhất tại đáy móng

22,60 17,73 tc tc tc qu xqu yqu tc qu x y

N M M p  A  W  W     d) Sức chịu tải của nền tại mặt phẳng mũi cọc

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

M qu II qu II II tc

 m 1 1, 2 - là đất dưới đáy móng khối quy ước là cát pha, có chỉ số sệt I L 0,5;

 m 2 1 - là giả thiết nhà có sơ đồ kết cấu mềm;

 k tc 1- là các chỉ tiêu cơ lý của đất xác định bằng thí nghiệm trực tiếp;

  II 24 21' ; tra bảng 2.1, tài liệu [7] có A = 0,74; B = 3,96 và D = 6,53;

 c II 10,6kPa; II  dn 4 10,5kN m 3 ; B qu 4,37m; H qu 23m;

Thay số vào công thức trên, ta có

So sánh các điều kiện

Thoả mãn điều kiện áp lực lên đất nền tại mặt phẳng mũi cọc

Kiểm tra độ lún của móng

Ứng suất đất hữu hiệu tại mặt phẳng đặt mũi cọc

Ta có áp lực gây lún tại trọng tâm đáy móng quy ước

Tính toán độ lún theo phương pháp phân tầng cộng lún bằng cách chia nền đất thành những lớp phân tố đồng nhất có chiều dày 4,37

Vậy chọn chiều dày các lớp phân tố h i 1m, cụ thể như sau

 Lớp i bắt đầu từ điểm i – 1 đến điểm i Ví dụ: lớp 3 bắt đầu từ điểm 2 đến điểm 3; Ứng suất gây lún tại z được tính

Hình 2.12 Biểu đồ phân bố ứng suất của đất nền dưới đáy móng (kPa)

129,31 123,69 101,93 76,77 56,69 42,36 Đường giới hạn vùng chịu nén

Xác định hệ số k 0 bằng cách tra Bảng C.1, Phụ lục C tài liệu [7] hoặc có thể được xác định theo công thức 2.66 Mục 2.4.1.4 trong tài liệu [2] dựa vào chiều sâu z của các điểm phân tố, kích thước đáy móng b l và sử dụng công cụ bảng tính Microsoft Excel để tính toán

Bảng 2.7 Bảng tính giá trị ứng suất móng M(A–2) trong nền đất Điểm Cao độ điểm z (m) Ứng suất hữu hiệu

Từ đó kết luận được: vùng chịu nén lấy từ điểm 0 đến điểm 5, có chiều sâu H cn 5m Xác định độ lún bằng phương pháp phân tầng cộng lún các lớp phân tố Độ lún được xác định theo phương pháp phân tầng cộng lún theo công thức sau

 e và 1i e được xác định với sự hỗ trợ từ phần mềm Microsoft Excel, cụ thể: 2i

Từ bảng số liệu mối quan hệ giữa e p của các lớp đất, tìm được phương trình hàm cơ số tự nhiên mũ tính hệ số rỗng e khi giá trị p thay đổi

Nhóm thực hiện: Nguyễn Đức Chính – Hà Minh Thành – Tạ Huy Hoàng 99 Bảng 2.10 Bảng thể hiện quan hệ giữa hệ số rỗng e và áp lực gây lún p của lớp đất 3

Lớp 1 tới lớp 5 thuộc lớp đất 4, nội suy tuyến tính xác định hệ số rỗng e

Bảng 2.12 Bảng tính toán lún của móng M(A–2) i Lớp đất z i

 1,75 Điều kiện tính toán thỏa lún S S gh 8cm(Bảng 16, Mục 4.6.28 – trong [7])

S S  S (thoả điều kiện biến dạng)

 Từ đó kết luận được: móng M(A–2) thoả điều kiện về độ lún giới hạn.

Tính toán và cấu tạo đài cọc

2.10.1 Chọn sơ bộ kích thước cột

Bê tông: sử dụng bê tông móng cấp độ bền B25 có: Rb 14500 kPa  ; Rbt 1050 kPa  ; Tra Bảng 7 – trong [8]

Cốt thép: sử dụng cốt thép CB400 – V có Rs 350000 kPa   Tra Bảng 13 – trong [8]

Sơ bộ tiết diện cột theo công thức

 R (công thức 1 – 3, trang 20 – trong [3]) Trường hợp nén lệch tâm, chọn k 1,1 1,3 (theo [3], trang 20)

Chọn chiều cao làm việc của đài h 0 0,9m; chiều dài đoạn đầu cọc ngàm vào trong đài là h ng 0,1m; vậy chiều cao đài cọc là h d 1,0m

2.10.2 Kiểm tra chiều cao đài Áp lực xuống các đầu cọc theo kết quả tính toán ở trên

Bảng 2.13 Áp lực xuống các đầu cọc theo kết quả tính toán ở trên

P1 (kN) P 2 (kN) P 3 (kN) P 4 (kN) P 5 (kN)

Hình 2.13 Sơ đồ kiểm tra xem cọc nào nằm ngoài phạm vi tháp chọc thủng

Cọc gây chọc thủng Đáy tháp chọc thủng ±0.000

● Kiểm tra chọc thủng của cột đối với đài

Hình 2.14 Sơ đồ tính toán chọc thủng của cột đối với đài

Nhóm thực hiện: Nguyễn Đức Chính – Hà Minh Thành – Tạ Huy Hoàng 104 Điều kiện kiểm tra

P P   b c  l c h R Lực gây chọc thủng do các cọc 1, 2, 3 và 4

Các thông số bcvà l c - là kích thước tiết diện cột b l c   c 0,5 0,5 m m   

Vậy P ct 2825,28< P cct 5394,53 kN  (Thoả điều kiện kiểm tra cột chọc thủng đài)

● Kiểm tra chọc thủng ở góc đài Điều kiện kiểm tra

Chọn cọc có giá trị áp lực ngay tại đầu cọc lớn nhất – Cọc 4

Pct P  b1và b 2 - xác định như hình 1 2  

 Từ đó kết luận được: P ct 889,65P cct 1544,09 kN  (Thoả điều kiện kiểm tra cọc chọc thủng ở góc đài)

Hình 2.15 Sơ đồ tính toán chọc thủng ở góc đài

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

Hình 2.16 Sơ đồ kiểm tra điều kiện cường độ trên tiết diện nghiêng

Nhóm thực hiện: Nguyễn Đức Chính – Hà Minh Thành – Tạ Huy Hoàng 107 Điều kiện kiểm tra

 Q d và Q n – lần lượt là tổng phản lực của các cọc nằm ngoài tiết diện nghiêng, Theo phương cạnh dài và phương cạnh ngắn;

Theo phương cạnh dài: do các cọc 3 và 4;

Theo phương cạnh ngắn: do các cọc 2 và 4;

Kiểm tra theo phương cạnh dài, c d c2 0,15 0,5 =0,45 m h0  , ta có  1,56

Kiểm tra theo phương cạnh ngắn, c n  c 1 0,75m

 Từ đó kết luận được: Đài cọc thỏa điều kiện cường độ trên tiết diện nghiêng theo lực cắt

Nhóm thực hiện: Nguyễn Đức Chính – Hà Minh Thành – Tạ Huy Hoàng 108 c) Tính toán và bố trí thép cho đài cọc

Hình 2.17 Sơ đồ tính toán thép cho đài cọc

Mô men tại ngàm tương ứng với mặt cắt 1-1

Mô men tại ngàm tương ứng với mặt cắt 2-2

Diện tích cốt thép đài theo phương cạnh dài của đài cọc

Chọn thép 20 có A s  3,14 cm   2 Số cây thép cần thiết

17,25 n 3,14  (cây) Chọn 18 20 , tính khoảng cách giữa các thanh thép

1 2a 3200 2 40 3120 mm l  l     Đường kính và khoảng cách cốt thép đã chọn thoả mãn các yêu cầu cấu tạo ;

Bố trí thép theo phương cạnh dài của đài cọc 18 20a110

Diện tích cốt thép đài theo phương cạnh ngắn của đài cọc

Chọn thép 14có As 1,54 cm   2 Số cây thép cần thiết

19,45 12,63 n 1,54  (cây) Chọn 13 14 , tính khoảng cách giữa các thanh thép

Chọn a 2 200mm; tính lại số lượng cây thép

1 16,58 n   200    Chọn 17 14 , tính lại khoảng cách giữa các thanh thép

2 2a 2000 2 40 1920 mm l  b     Đường kính và khoảng cách cốt thép đã chọn thoả mãn các yêu cầu cấu tạo ;

Bố trí thép theo phương cạnh dài của đài cọc 17 14a190

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

Hình 2.18 Sơ đồ tính toán kiểm tra cọc khi vận chuyển và lắp dựng cọc

2.11.1 Kiểm tra cọc khi vận chuyển và lắp dựng

Bố trí móc ở vị trí bằng 1/5 từ các đầu cọc, lúc này giá trị momen uốn lớn nhất ứng với 2 sơ đồ vận chuyển và lắp dựng là

L - là chiều dài đoạn cọc, ứng với đoạn cọc mũi có L,7m; q - là trọng lượng bản thân cọc d b b q k  A Trong đó kd - là hệ số động, lấy bằng 1,5 2,0 ; chọn k d 1,5;

b - là trọng lượng đơn vị của bê tông,  b 25kN m 3 ;

Ab - là diện tích tiết diện ngang cọc, A b 0,4 0,4 0,16 m    2 ;

Thay số vào tính được trọng lượng bản thân cọc

Khả năng chịu uốn của cọc đã tính ở mục 2.7.b, có   M  72,16kNm

Kiểm tra khả năng chịu uốn của cọc

 Từ đó kết luận được: Cọc đủ khả năng chịu lực trong quá trình vận chuyển và lắp dựng

Diện tích cốt thép móc cẩu yêu cầu tt mc c

Pc - là trọng lượng tính toán của cọc, P c tt 6,00 11,7 70,2 kN   ;

RS - là cường độ chịu kéo tính toán của thép, R S 350000kPa;

Thay số tính diện tích cốt thép móc cẩu

Chọn móc cẩu 16 có A S mc 2,01cm 2

THIÊ ́ T KÊ ́ SƠ ĐỒ MẶT BẰNG BỐ TRÍ MÓNG NÔNG

Trình tự sơ bộ mặt bằng bố trí móng nông

Bảng 3.1 Giá trị tải trọng tính toán của móng M(A-2)

N M 0 x tt (kNm) Q 0 x tt (kN) M 0 tt y (kNm) Q 0 tt y (kN)

Hình 3.1 Diện truyền tải của móng M(A-2)

Tải phân bố tính từ móng M(A-2)

 Vậy tải trọng tác dụng xuống cho từng móng là N 0 tt i qS i

Sau khi có được N i tt ta thay vào biểu thức (1.3) để tìm diện tích đáy đài tương ứng cho các đáy móng trong mặt bằng

687,92 1,1 20 2 tt tt d i i sb tt tb

 p tt 687,92kPa là phản lực đầu cọc tác dụng lên đáy đài đã tính ở mục 2.5, chương 2;

 n1,1 là hệ số an toàn;

  tb 20kN/m 3 là dung trọng tự nhiên trung bình của đất và bê tông;

 h2m là chiều sâu đặt đáy móng tính từ mặt đất tính toán

Tổng lực tính toán tại đáy đài

0 0 tt tt tt tt sb i i d i d tb

Số lượng cọc trong móng

  là hệ số kể đến momen, móng chịu tải lệch tâm  1,2 1,5 , chọn 1,4;

 R c tk , 990,61kN là sức chịu tải cho phép của 1 cọc đã tính ở mục 2.4.5

 Bố trí cọc trên mặt bằng, khoản cách giữa 2 tim cọc liền kề không được nhỏ hơn

3d  3 0, 4 1, 2 (m)   chọn 1,2m, khoảng cách từ tim cọc ra mép đài không được nhỏ hơn d 0,4 (m)  chọn 0,4m.

Sơ bộ các móng trục A

Bảng 3.2 Sơ bộ các móng trục A

Hình 3.2 Diện truyền tải của các móng trục A

SƠ BỘ TIẾT DIỆN ĐÁY MÓNG SÂU TRONG MẶT BẰNG

Sơ bộ diện tích đáy đài

  kN Số lượng cọc lượng cọc Chọn số

Sơ bộ các móng trục B, A’

Bảng 3.3 Sơ bộ các móng trục B, A’

Hình 3.3 Diện truyền tải của các móng trục B và A’

SƠ BỘ TIẾT DIỆN ĐÁY MÓNG SÂU TRONG MẶT BẰNG

Sơ bộ diện tích đáy đài

  kN Số lượng cọc lượng cọc Chọn số

Tiêu đề	Thiết kế móng nông và móng cọc
Tác giả	Nguyễn Đức Chính, Hà Minh Thành, Tạ Huy Hoàng
Người hướng dẫn	PGS.TS. Trương Quang Thành
Trường học	Trường Đại học Kiến trúc TP. Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Xây dựng
Thể loại	Đồ án
Năm xuất bản	2024
Thành phố	TP. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	118
Dung lượng	3,78 MB

Thuyết minh Đồ Án nền móng công trình thiết kế móng nông và móng cọc

SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT VÀ TRÌNH TỰ THIẾT KẾ MÓNG NÔNG

Tiêu chuẩn thiết kế và cơ sở tính toán

Trình tự chung thiết kế móng đơn nông

Số liệu tải trọng

Điều kiện địa chất và số liệu địa chất nền đất

THIÊ ́ T KÊ ́ MÓNG ĐƠN M(E-2)

Xác định tải trọng truyền xuống móng đơn

Xác định kích thước sơ bộ đáy móng đơn

Kiểm tra lại ảnh hưởng mực nước ngầm trong tính toán

Kiểm tra lại kích thước đáy móng (móng chịu tải lệch tâm)

Kiểm tra điều kiện áp lực tại đỉnh lớp đất yếu

Tính toán nền theo TTGH 1

Tính toán nền theo TTGH 2

Tính toán độ bền của móng đơn

Tính toán và bố trí thép cho móng đơn

THIÊ ́ T KÊ ́ MÓNG ĐƠN M(C-5)

Xác định tải trọng truyền xuống móng đơn đơn

Xác định kích thước sơ bộ đáy móng đơn

Kiểm tra lại ảnh hưởng mực nước ngầm trong tính toán

Kiểm tra lại kích thước đáy móng (móng chịu tải lệch tâm)

Kiểm tra điều kiện áp lực tại đỉnh lớp đất yếu

Tính toán nền theo TTGH 1

Tính toán nền theo TTGH 2

Tính toán độ bền của móng đơn

Tính toán và bố trí thép cho móng đơn

THIÊ ́ T KÊ ́ SƠ ĐỒ MẶT BẰNG BỐ TRÍ MÓNG NÔNG

Sơ bộ các móng trục D, B, A’

Mặt bằng bố trí các móng nông

SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT VÀ TRÌNH TỰ THIẾT KẾ MÓNG CỌC

Trình tự chung thiết kế móng cọc

THIÊ ́ T KÊ ́ MÓNG CỌC M(A-2)

Xác định tải trọng truyền xuống móng

Xác định cao trình đặt mũi cọc

Xác định chiều dài, tiết diện cọc

Xác định sức chịu tải của cọc

Xác định số lượng cọc, bố trí cọc trong móng

Kiểm tra điều kiện áp lực xuống đỉnh cọc (n c = 6)

Kiểm tra cọc chịu tải trọng ngang

Kiểm tra điều kiện áp lực tại mặt phẳng mũi cọc

Kiểm tra độ lún của móng

Tính toán và cấu tạo đài cọc

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

THIÊ ́ T KÊ ́ SƠ ĐỒ MẶT BẰNG BỐ TRÍ MÓNG NÔNG

Trình tự sơ bộ mặt bằng bố trí móng nông

Sơ bộ các móng trục A

Sơ bộ các móng trục B, A’