thiết kế móng cọc

Trờng đại học kiến trúc hà nội phần 3 nền móng Đồ án tốt nghiệp ksxd khoá 2005 2010 Gvhd : ths. Nguyễn thu hồng Tr ờng đại học kiến trúc hà nội Khoa xây dựng phần 3 nền móng 15% giáo viên hớng dẫn : ths. Nguyễn thu hồng sinh viên thực hiện : đào duy hiếu Lớp : 2005x2 Nhiệm vụ: I - Đánh giá đặc điểm công trình. II - Đánh giá điều kiện địa chất công trình. III - Tính toán thiết kế móng khung k2. svth : đào duy hiếu lớp 2005x2 120 Trờng đại học kiến trúc hà nội phần 3 nền móng Đồ án tốt nghiệp ksxd khoá 2005 2010 Gvhd : ths. Nguyễn thu hồng I. Đánh giá đặc điểm công trình. Công trình nhà máy lắp ráp ô tô Hà Đông đợc xây dựng tại ngoại thành. Trên nền đất của khu công nghiệp mới san lấp, có mặt bằng rộng rãi bằng phẳng và thuận lợi về giao thông. Công trình thiết kế là một bộ phận dây truyền của nhà máy lắp ráp, ngoài ra còn có khu vực hành chính, đờng nội bộ Do công trình có chức năng sản xuất sản phẩm nên đặc điểm kiến trúc của công trình đơn giản, phù hợp với dây chuyền sản xuất và công năng sử dụng. Các khu nhà xởng có cấu tạo gồm nhiều dãy nhà, kết cấu chính của công trình là khung thép tiền chế. Tờng bao che của công trình đợc xây trên hệ giằng móng đến cao độ +1(m) so với cốt 0,000(m) (cốt trong nhà). Hệ giằng đợc gối lên móng. Phân xởng thiết kế là nhà công nghiệp mặt bằng có dạng hình chữ nhật, một tầng ba nhịp có chiều rộng các nhịp biên là 18(m),nhịp giữa là 24(m) và 1 khối nhà nằm vuông góc ngay sau có nhịp là 24 (m). Trong đó có 3 nhịp dài 84( m) và một nhịp dài 60( m). Do đó cần có giải pháp khe lún cho nhịp dài 60 (m). Tất cả các bớc cột là 6m, cao trình đỉnh ray là: 9 m so với cốt 0,000m (cốt trong nhà). tổng chiều cao cột:10,5(m). Kết cấu chính của công trình là khung thép tiền chế mái gồm một lớp tôn và một lớp cách nhiệt. Ngoài ra còn có các hệ giằng mái và giằng xà gồ. Nền của công trình đợc tôn lên 0,3 (m) so với nền đất thiên nhiên. Mặt bằng kiến trúc của công trình đơn giản. Do có cầu trục với sức trục 5 (T) và 16(T) hoạt động trong nhà nên không gian trong nhà tơng đối thông thoáng, trong nhà có các kho nhỏ chứa dụng cụ, vật liệu, thành phẩm,vệ sinh. Do kết cấu chính của nhà là khung thép có tờng chèn. Theo TCXD 205:1998 + Độ lún tuyệt đối lớn nhất Sgh = 12cm. + Độ lún lệch tơng đối gh=0,002. II. Đánh giá điều kiện địa chất công trình. 2.1. Địa tầng. Theo báo cáo khảo sát địa chất công trình của khu đất xây dựng phân xởng bằng thiết bị khoan tay,theo phơng pháp khoan guồng xoắn Địa tầng đợc phân chia theo thứ tự từ trên xuống dới các lớp đất có chiều dày thay đổi không nhiều trong mặt bằng. Nên một cách gần đúng có thể xem nền đất tại mọi điểm của công trình có chiều dày và cấu tạo nh sau: Lớp 1: Đất lấp dày trung bình 2 m. Lớp 2: Sét pha dẻo mềm dày trung bình 3,1(m)(bề dày của lớp từ 2,3-3,9 m) Lớp 3: Bùn sét pha dày trung bình 1,85 (m). (bề dày của lớp từ 1,2-3,5 m) Lớp 4: Sét pha dẻo mềm dày trung bình 3,75. (bề dày của lớp từ 3-4,5 m) svth : đào duy hiếu lớp 2005x2 121 Trờng đại học kiến trúc hà nội phần 3 nền móng Đồ án tốt nghiệp ksxd khoá 2005 2010 Gvhd : ths. Nguyễn thu hồng Lớp 5: Sét pha dẻo cứng khoan đến độ sâu 15 (m) vẫn cha thấy kết thúc 2.2. Điều kiện địa chất thuỷ văn. Địa tầng vị trí khảo sát gồm 5 lớp, đó là các lớp cách nớc hoặc chứa nớc kém. Khi khoan đến độ sâu 1,2( m) gặp mức nớc ngầm. Các mặt cắt địa chất từ trên xuống nh hình vẽ 1. 2000310018753750 1 2 3 4 5 1 đất lấp 2 sét pha dẻo mềm 3 bùn sét pha 4 sét pha dẻo mềm 5 sét pha dẻo cứng 0,00 -2,00 -5,10 -6,95 -10,7 -1,20 MựC NƯớC NGầM Hình 1: Trụ địa chất công trình svth : đào duy hiếu lớp 2005x2 122 Trờng đại học kiến trúc hà nội phần 3 nền móng Đồ án tốt nghiệp ksxd khoá 2005 2010 Gvhd : ths. Nguyễn thu hồng 2.3. Bảng chỉ tiêu cơ lý. Chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất svth : đào duy hiếu lớp 2005x2 TT Tên gọi lớp đất w KN/ m 3 h KN/m 3 W % W L % W P % II 0 c II KPa SPT N E KPa 1 Đất lấp 17 - - - - - - - - 2 Sét pha dẻo mềm 18 27 34,8 39,7 25,6 8,84 15 5,8 4640 3 Bùn sét pha 16,3 26,4 47 42,1 28,7 4,27 6 1,83 1000 4 Sét pha dẻo mềm 18,1 27,1 33,5 38,8 24,9 9,26 16 6,8 5000 5 Sét pha dẻo cứng 18,7 27,2 30,5 38,9 25,5 11,35 19 12,7 7940 123 Trờng đại học kiến trúc hà nội phần 3 nền móng Đồ án tốt nghiệp ksxd khoá 2005 2010 Gvhd : ths. Nguyễn thu hồng 2.4. Đánh giá tính chất xây dựng các lớp đất. Để lựa chọn giải pháp nền móng và độ sâu chôn móng cần phải đánh giá tính chất xây dựng của các lớp đất. - Lớp 1: Đất lấp, có chiều dày 2( m) , là loại đất yếu không đủ khả năng chịu lực, không có tính năng xây dựng. Khi đặt móng cần đào qua lớp đất này để đặt móng xuống lớp đất tốt bên dới. - Lớp 2: Sét pha dẻo cứng, có chiều dày trung bình 3,1 m. + Độ sệt. p L L p W W 34,8 25,6 I 0,65 W W 39,7 25,6 = = = 0,5 I L 0,75 Đất sét pha ở trạng thái dẻo mềm. + Hệ số rỗng. s w (1 0,01.W) 27(1 0,01.34,8) e 1 1 18 + + = = = 1,022 + Môđun biến dạng: E = 4,64 (MPa) < 5(MPa) KL: Lớp 2 là sét pha dẻo mềm có khả năng chịu tải trung bình, tính năng xây dựng không cao. - Lớp 3: Bùn sét pha dày trung bình 1,85( m) + Độ sệt. p L L p W W 47 28,7 I 1,37 W W 42,1 28,7 = = = I L > 1 Bùn sét pha ở trạng thái chảy. + Hệ số rỗng. s w (1 0,01.W) 26,4(1 0,01.47) e 1 1 1,38 16,3 + + = = = 0,867 + Môđun biến dạng: E = 1( MPa) < 5(MPa) KL: Lớp 3 là bùn sét pha ở trạng tháI chảy có khả năng chịu tải rất kém. Do đó không thể làm nền cho công trình đợc. -Lớp 4: Sét pha dẻo mềm, có chiều dày 3,75(m). + Độ sệt. p L L p W W 33,5 24,9 I 0,62 W W 38,8 24,9 = = = 0,5 I L 0,75 Đất cát pha ở trạng thái dẻo mềm + Hệ số rỗng. svth : đào duy hiếu lớp 2005x2 124 Trờng đại học kiến trúc hà nội phần 3 nền móng Đồ án tốt nghiệp ksxd khoá 2005 2010 Gvhd : ths. Nguyễn thu hồng s w (1 0,01.W) 27,1(1 0,01.33,5) e 1 1 1 18,1 + + = = = + Môđun biến dạng: E = 5 (MPa) KL: Lớp 4 là sét pha dẻo mềm có khả năng chịu tải trung bình, tính năng xây dựng trung bình. -Lớp 5: Sét pha dẻo cứng, có chiều dày cha kết thúc. + Độ sệt. p L L p W W 30,5 25,5 I 0,37 W W 38,9 25,5 = = = 0,25 I L 0,5 Đất cát pha ở trạng thái dẻo + Hệ số rỗng. s w (1 0,01.W) 27, 2(1 0,01.30,5) e 1 1 0,9 18,7 + + = = = + Môđun biến dạng: E = 7,94 (MPa) > 5 (MPa) KL: Lớp 5 là sét pha dẻo cứng có khả năng chịu tải tốt, tính năng xây dựng khá cao. III. lựa Chọn giải pháp nền móng. 3.1- Chọn loại nền móng cho công trình. Đặc điểm chính của công trình là nhà công nghiệp có khẩu độ lớn nhng sử dụng khung tiền chế cùng với sức cầu trục không quá lớn nên tải trọng tác dụng thẳng đứng là không lớn, Tuy nhiên do tác dụng của tải trọng ngang do đó nội lực dới móng có độ lệch tâm đáng kể. Căn cứ vào điều kiện địa chất công trình, tính chất xây dựng của các lớp đất có hai giải pháp móng đợc đa ra là: Móng nông trên nền thiên nhiên và móng cọc. Giải pháp móng nông có u điểm là tính toán và thi công đơn giản, không đòi hỏi các máy móc thi công phức tạp, tốn kém. Tuy nhiên móng nông chỉ thích hợp với loại nền đất nền tơng đối tốt. Nếu là phơng án móng cọc, do đáy đài đặt trên nền cọc nên giảm đợc độ sâu đào hố móng, hơn nữa đây là phơng án tạo độ ổn định tốt cho công trình nên rất hay đợc dùng trong thực tế.Tuy nhiên phơng án móng cọc do giá thành dắt nên nó chỉ thờng đợc sử dụng cho những công trình chịu tải trọng tơng đối lớn (hoặc cần có độ ổn định lớn do lực xô ngang lớn). Trong khi đó các nền đất phía bên trên công trình có sức chịu tải yếu,chiều sâu lớn,mà mặt móng phảI đặt trên cos nền nhà chính vì thế giả pháp móng nông sẽ không hợp lý(do chiều sâu chôn móng và kích thớc đế móng sẽ lớn).Ta lựa chọn giảI pháp móng cọc cho công trình 3.2- Giải pháp mặt bằng móng. Mặt bằng móng gồm có các móng và hệ dầm giằng móng để liên kết các khung và đỡ tờng bao che bên trên. Dầm giằng móng ở cột biên và cột giữa đợc liên kết với móng xem bản vẽ (M 01). svth : đào duy hiếu lớp 2005x2 125 Trờng đại học kiến trúc hà nội phần 3 nền móng Đồ án tốt nghiệp ksxd khoá 2005 2010 Gvhd : ths. Nguyễn thu hồng Ngoài ra do bố trí mặt bằng nhà không đối xứng (xem bản vẽ KT). Ta cần bố trí khe lún giữa khung trục 16 xem bản vẽ (M 01). IV.thiết kế móng cột biên M1 1.Xác định tải trọng tác dụng xuống móng. - Tổng tải trọng tiêu chuẩn tác dụng xuống móng: tt tc 0 1 M 216,18 M 180,15 n 1, 2 = = = (kNm) tt tc 0 1 N 131,06 N 109,22 n 1,2 = = = (kN) tt tc 0 1 Q 51,31 Q 42,76 n 1, 2 = = = (kN) 1.2. Chọn loại cọc và kích thớc cọc Chọn chiều sâu đặt đài móng là -0,8( m) so với cốt 0,00. Dới đế đài làm lớp bê tông lót dày 10cm. Cốt thép dọc trong cọc đợc tính toán để chịu mô men do trọng lợng bản thân gây ra khi vận chuyển và cẩu lắp. svth : đào duy hiếu lớp 2005x2 Cặp nội lực M tt 0 (kNm) N tt 0 (kN) Q tt 0 (kN) -216,18 -131,06 -51,31 126 Móc cẩu Bố trí móc cẩu Trờng đại học kiến trúc hà nội phần 3 nền móng Đồ án tốt nghiệp ksxd khoá 2005 2010 Gvhd : ths. Nguyễn thu hồng l 0,207.l 0,207.l 0,0214q.l 2 q Sơ đồ vận chuyển cọc l 0,294.l 0,0432q.l 2 q Sơ đồ cẩu lắp cọc Bố trí cốt thép cọc đối xứng. Tổng diện tích cốt thép dọc: Fa = max 2. ( 2 ) a M R d a Dùng cốt thép nhóm AII có R a = 280000 kPa. Lớp bê tông bảo vệ cốt thép dọc a bv = 0,025m. Giả thiết a = 0,04m (ứng với chọn cốt thép đờng kính = 18mm).Sơ bộ chọn cọc tiết diện 25x25(cm). M max = 0,0432ql 2 Với q = 1,5.n. bt .F cọc = 1,5.1,1.25.d 2 = 41,25d 2 (1,5: hệ số động lực) M max = 0,0432. 41,25d 2 .l 2 =2,817 d 2 .l 2 Fa = 2 2 2.2,817.0,25 .5 280000(0,25 2.0,04) = 0,000465 m 2 = 4,65 cm 2 D định đặt cọc bê tông cốt thép cắm vào lớp sét pha dẻo cứng có E=7940(kPa) +Chọn chiều cao đài là h đ = 0,8(m) + Chọn loại cọc: svth : đào duy hiếu lớp 2005x2 127 Trờng đại học kiến trúc hà nội phần 3 nền móng Đồ án tốt nghiệp ksxd khoá 2005 2010 Gvhd : ths. Nguyễn thu hồng - Công trình áp dụng biện pháp thi công cọc bằng búa Điêzen, không khoan dẫn. - Dùng loại cọc tiết diện 0,25ì 0,25(m). - Thép dọc chịu lực gồm 4 18 nhóm CII. - Bê tông cọc B25, đầu cọc có mặt bích bằng thép. Phần trên của cọc ngàm vào đài 0,2(m),phần râu thép đập đầu cọc lớn hơn 20. L= 20.=20.18= 360 (mm), lấy là 0,4 (m) - Đầu dới của cọc cắm vào lớp đất sét pha dẻo cứng 7,5(m). - Vậy ta có chiều dài của cọc là: L cọc = 0,4 + 0,2 + 1,2 + 3,1 + 1,85 + 3,75 + 7,5 = 18m. Vậy ta chọn cọc dài 18(m) đợc nối từ 2 đoạn 9 (m) svth : đào duy hiếu lớp 2005x2 128 Trờng đại học kiến trúc hà nội phần 3 nền móng Đồ án tốt nghiệp ksxd khoá 2005 2010 Gvhd : ths. Nguyễn thu hồng MựC NƯớC NGầM 800 7500 -1,20 -10,7 -6,95 -5,10 -2,00 0,00 5 4 3 2 1 2000310018753750 8001200 3100 1875 3750 -0,8 -18,2 0,00 Sơ bộ bố trí cọc svth : đào duy hiếu lớp 2005x2 129