ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ MÓNG CỌC

I.Số liệu: 1. Đặc điểm kết cấu: Kết cấu khung BTCT có tường chèn Tải trọng tính toán tác dụng dưới chân công trình tại cốt mặt đất: Móng M1 : Cột trục B Ntt0 = 516T ; Mtt0 = 135T.m; Qtt0 = 81T Móng M2 : Cột trục D Ntt0 = 436T ; Mtt0 = 123T.m; Qtt0 = 81T -Tải trọng tiêu chuẩn dưới chân cột: Trục B , , (n: hệ số vượt tải có thể lấy chung từ 1,1 -

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN

THIẾT KẾ MÓNG CỌC

*******

I.Số liệu:

1 Đặc điểm kết cấu: Kết cấu khung BTCT có tường chèn

Tải trọng tính toán tác dụng dưới chân công trình tại cốt mặt đất:

Móng M1 : Cột trục B Ntt

0 = 516T ; Mtt

0 = 135T.m; Qtt

0 = 81T Móng M2 : Cột trục D Ntt

516448,7( )1,15

81

70, 43( )1,15

2 Khu vực xây dựng , nền đất gồm 5 lớp:

+ Lớp đất 1: Sét pha dày 2,4m

+Lớp đất 2 : Sét dày 4,7

+ Lớp đất 3: Cát pha dày 5,4m

+ Lớp đất 4: Cát nhỏ dày 6m

+Lớp đất 5 : Cát vừa rất dày

Chiều sâu mực nước ngầm : Hnn = 9 (m)

I.Số liệu công trình: (nhà công nghiệp)

516448,7( )1,15

135117,39( )1,15

81

70, 43( )1,15

A.Số liệu tính toán

+ Lớp đất 1: Sét pha dày 2,4m

+Lớp đất 2 : Sét dày 4,7

+ Lớp đất 3: Cát pha dày 5,4m

+ Lớp đất 4: Cát nhỏ dày 6m

+Lớp đất 5 : Cát vừa rất dày

Mực nước ngầm ở độ sâu -9,0 (m) kể từ mặt đất khi khảo sát.

Bảng giá trị tính toán

Bảng chỉ tiêu cơ học ,vật lý của các lớp đất

I.Đánh giá điều kiện địa chất công trình,địa chất thủy văn

a.Đều kiện địa chất công trình

* Đánh giá điều kiện địa chất công trình

- Để có thể lựa chọn giả pháp nền và móng cho công trình một cách hợp lý

ta cần phải đánh giá điều kiện địa chất thủy văn của khu đất xây dựng công trình ta cần phải xét các chỉ số sau:





- Trọng lượng đẩy nổi của đất [ 

- Đánh giá sơ bộ về địa chất của khu đất xây dựng công trình như sau:

Lớp 1 : Sét pha

Từ chỉ tiêu độ dẻo đất thuộc loại sét pha, có eo= 1,04 >1

Độ sệt cho ta biết đất trạng thái dẻo mềm

Kết Luận :Đây là lớp đất yếu không thể làm nền cho công trình

Từ chỉ số dẻo đất thuộc loại pha cát, đất rời.

Độ sệt cho ta biết đất trạng thái dẻo mềm  Đây là lớp vẫn chưa có thể đặt mũi cọc chịu lực cho công trình

sâu khá dầy , ta cần đặt mũi cọc vào lớp thứ 5 này.

II.Đề xuất phương án móng cọc

*Tiêu chuẩn xây dựng :Do phần móng cần tính toán thuộc kết cấu cơ bản là

khung BTCT có tương chèn nên theo TCXD 205-1998 ta có :

- Độ lún cho phép Sgh = 8 cm Chênh lún tương đối cho phép Chênh lún

L

 = 0,2%.

- Hệ số an toàn: Lấy Fs = 2÷ 3

*Phương án nền,móng :

- Tải trọng công trình không lớn, nền đất nếu bóc lớp vỏ trên có thể coi là tốt Vì vậy đề xuất phương án móng nông trên nền thiên nhiên.

- Móng dạng đơn BTCT dưới cột, băng BTCT dưới tường BTCT chịu lực.

- Các tường chèn, bao che có thể dùng móng gạch hay dầm giằng để đỡ.

- Các khối nhà có tải chênh lệch được tách ra khỏi khe lún.

* Chọn giải pháp móng cọc đài thấp: Dùng cọc BTCT 30 x 30 cm, đài đặt vào lớp 1, mũi cọc hạ sâu xuống lớp 5 khoảng 2 4m Thi công bằng phương

pháp đóng (ép).

*Đài Cọc

-Bê tông B20  Rb= 9000 Kpa, Rbt = 750 Kpa

-Thép chịu lực: AII  Rs= 280000 Kpa,

-Lớp lót: bê tông nghèo, mác thấp 100, dày 100 cm.

-Lớp bảo vệ cốt thép đáy móng dày  3cm (thường chọn 3-5 cm)

- Đài liên kết ngàm với cột và cọc Thép dọc neo trong đài ≥ 30d ( ở đây

chọn 55cm) và đầu cọc trong đài 15 cm

*Cọc đúc tại công trường

+ Bê tông: mác B25 , Rb= 14500 Kpa

+ Cốt thép : thép chịu lực –AII, đai AI

III : TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÓNG

1 Tải trọng tác dụng xuống móng + số thứ tự là 1

A: Thiết kế móng

Tiết diện chân cột 0,7x0,4m

Tải trọng tiêu chuẩn

516448,7( )1,15

135117,39( )1,15

81

70, 43( )1,15

1.Chiều sâu đáy đài Hmd

Tính hmin : Chiều sâu chon móng yêu cầu nhỏ nhất

+: dung trọng tự nhiên =17,9 Tm3

+B: bề rộng đài sơ bộ b=1,8

+ : góc ma sát trong  0 17

NHư vậy Hmin =0,8 ta chọn hmd =1,2 m > hmin= 0,8

Với độ sâu đáy đài đủ lớn , lực ngang Q nhỏ , trong tinh toán gần đúng coi như bỏ tải trọng ngang.

Vậy độ sâu chôn móng là h= 1,2+0,5 (tôn nền)= 1,7 (m)

- Cos 0,000 được tính cao hơn mặt đất thiên nhiên 0,500 (m)

- Đáy đài đặt tại cote -1,700 (m)

- Làm lớp Bêtông lót vữa xi măng cát B5 dày 100.

2.Cọc

-Tiết diện cọc : 300x300 (mm), bê tông B25

Thép chịu lực là thép A-II 416  Fa=8,04 cm2

+Chọn chiều dài cọc cắm xuống lớp đất thứ 5 là 2 (m):

+Đầu cọc trong đài là 15cm

+Cọc cắm xuống nền: 2,4 + 4,7 + 5,4 + 6 -1,2 + 0,5=18 (m)

+Thép của cọc neo trong đài lấy 55cm

-Ta chia cọc ra làm 3 đoạn mỗi đoạn dài 6 (m) nối cọc bằng hàn bản mã.

Chi tiết nối cọc

III.Xác định sức chịu tải của cọc

1-a.Sức chịu tải của cọc theo vật liệu:

Theo kết quảkhảo sát công trình,điều kiện địa chất thủy văn,trong trụ địa

chất

không có than bùn nên không cần kể đến ảnh hưởng của hệ số uốn dọc => φ

=1 Chi tiết nối cọc

1-b.Sức chịu tải của cọc theo đất nền:

M : m = 1 đối với cọc đóng

MR= mf = 1 Đối với loại cọc thứ nhất

U: chu vi tiết diện cọc: 0,3.4=1,2(m)

F: Diện tích mặt cắt ngang cọc: 0,3x0,3=0,09

Chia đất thành các lớp đất đồng nhất, chiều dày mỗi lớp  2 m như hình vẽ

Ta lập bảng tra được i (theo giá trị độ sâu trung bình của mỗi lớp và loại đất,

trạng thái đất) Cường độ tính toán của đất ở chân cột với độ sâu Hm= 18,5m,

mũi cọc đặt ở lớp cát vừa( rất dày) tra bảng sách hướng dẫn làm đồ án nền móng nội suy ta được R = 6780 kPa = 678 T/m2.

Kd = 1,4 hệ số an toàn đối với đất.

Vậy Pđ’<Pv nên ta đưa Pđ’ vào tính toán

- Theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT: theo công thức Nhật Bản

Trong đó : α = 300 cọc hạ bằng phương pháp đóng (ép)

N =35 số SPT ở chân cọc(đất dưới mũi cọc)

Cuj =lực dính không thoát nước của lớp đất lọai sét j (Kpa)

5160

4,59

tt o tt tb

 : dung trọng trung bình của lớp vữa bê tông móng

Trọng lượng của đài và đất trên đài :

Để kể đến ảnh hưởng của moment lấy số cọc n = 12 cọc bố trí như hình vẽ :

Lớp Bêtông lót, đá 4x6, B5

Chọn sơ bộ chiều cao đài cọc

Chiều cao đài cọc được chọn theo điều kiện chống chọc thủng Ở đây có thể sơ bợchọn hd từ điều kiện đáy tháp chọc thủng vừa trùm cạnh ngoài các cọc biên Khi đóphản lực các cọc đều nằm trong đáy tháp chọc thủng, lực chọc thủng = 0  chiều caođài thỏa mãn

Khi đáy tháp chọc thủng trùm hết cạnh ngoài các cọc biên theo cạnh dài có :

Kiểm tra điều kiện lực max truyền xuống cọc dãy biên

Diện tích đế đài thực tế : F’d = 2,3x3,2= 7,36 m2

Trọng lượng tính toán của đài và đất trên đài :

446 267

tt tt tt

c

i

M y x N

min =179KN>0 nên không cần phải kiểm tra theo điều kiện chống nhổ

VII Tính toán kiểm tra cọc :

- Khi vận chuyển cọc : Tải trọng phân bố

q = .F.n với n là hệ số động, n = 1,5

=>q=2,5.0,3.0,3.1,5=0,33T/m chọn a sao cho M1+ M1- => a = 0,207lc 1,3m

Biểu đồ moment cọc khi vận chuyển

2 1

Ta thấy M1 = 0,279 < M2 = 0,535 => dùng M2 để tính toán

+ Lấy lớp bảo vệ của cọc là a’=2 cm  Chiều cao làm việc của cốt thép h0=30-2= 28 cm

Cốt thép chịu lực của cọc là 216(Fa=4cm2)

 vậy cọc đủ khả năng chịu tải khi vận chuyển, cẩu lắp

- Tính toán cốt thép làm móc cẩu :

Lực kéo lên móc cẩu trong trường hợp treo lên giá búa F k q l

=> Lực kéo ở một nhánh, gần đúng:

Chọn thép móc cẩu 12 có Fa = 1,13 cm2

Chọn búa thích hợp : với kinh nghiệm lc ≤ 12 Q búa = 2,5T

Kiểm tra nền móng cọc theo TTGH 2:

Kiểm tra điều kiện áp lực ở đáy móng quy ước:

Độ lún của nền móng được tính theo độ lún của nền khối móng quy ước abcd:

1

2

21,000 0,000

4

17 1,6 16 4,7 21 5, 4 30 6,0 35 2

23,645

1, 6 4, 7 5, 4 6,0 223,645

h h

Chiều dài của đáy khối quy ước :

2 tan

4

tb M

i

h

KN m h

Cường độ tính toán của đất ở đáy khối móng quy ước :

  tra bảng ta được :A= 1,68, B = 7,73 ,C= 9,60

Chiều cao của khối móng quy ước lấy đến cốt thiên nhiên :

Vậy thỏa mãn điều kiện áp lực dưới đáy móng quy ước

Kiểm tra điều kiện biến dạng :

ứng suất bản thân tại đáy lớp sét pha:

M i

B

Và đảm bảo mỗi lớp chia ra là đồng nhất

Gọi z là độ sâu kể từ đáy móng quy ước thì ứng suất gây lún ở độ sâu z1 :

K0 tra bảng theo 2z/b và l/b = 7,96/5,26=1,513

Độ lún của lớp phân tố thứ i :



(Kpa)

gl z bt z

Độ lún của nền:

 thỏa mãn điều kiện độ lún tuyệt đối giới hạn

Tính toán độ bền và cấu tạo dài cọc:

Dùng bê tông B20  Rb= 9000 Kpa, Rbt = 750 Kpa

Dùng cốt thép nhóm AII có R = 280000Kpa

Xác định chiều cao đài cọc theo điều kiện chọc thủng:

Với chiều cao đã chọn hđ =1,3m thì đáy tháp chọc thủng vừa trùm kín cạnh ngoài các cọc biên Lực chọc thủng Pcth = 0  đài không bị chọc thủng

Sức chống chọc thủng của đài :

Nếu chọn chiều cao đài nhỏ hơn 1,3m sức chống chọc thủng của đài sẽ nhỏ hơn lực

chọc thủng đài không thỏa mãn điều kiện chọc thủng

Vậy chiều cao đài đã chọn hđ =1,3m là hợp lý

Tính toán moment và thép đặt cho đài cọc

Moment tương ứng với mặt ngàm I-I :

Chiều dài của 1 thanh là : L – 2abv = 3200 – 2x 35 = 3130 mm

Cốt thép chịu moment M2 :

II THIẾT KẾ MÓNG M2 ( D)

I.Số liệu công trình: (nhà công nghiệp)

436379,1( )1,15

123107( )1,15

81

70, 43( )1,15

Địa chất dưới móng M2 (D) giống như địa chất dưới móng M1 (B)

II.Đề xuất phương án móng cọc

*Tiêu chuẩn xây dựng :Do phần móng cần tính toán thuộc kết cấu cơ bản là

khung BTCT có tương chèn nên theo TCXD 205-1998 ta có :

- Độ lún cho phép Sgh = 8 cm Chênh lún tương đối cho phép Chênh lún

L

 = 0,2%.

- Hệ số an toàn: Lấy Fs = 2÷ 3

*Phương án nền,móng :

- Tải trọng công trình không lớn, nền đất nếu bóc lớp vỏ trên có thể coi là tốt Vì vậy đề xuất phương án móng nông trên nền thiên nhiên.

- Móng dạng đơn BTCT dưới cột, băng BTCT dưới tường BTCT chịu lực.

- Các tường chèn, bao che có thể dùng móng gạch hay dầm giằng để đỡ.

- Các khối nhà có tải chênh lệch được tách ra khỏi khe lún.

* Chọn giải pháp móng cọc đài thấp: Dùng cọc BTCT 30 x 30 cm, đài đặt vào lớp 1, mũi cọc hạ sâu xuống lớp 5 khoảng 2 4m Thi công bằng phương

pháp đóng (ép).

*Đài Cọc

-Bê tông B20  Rb= 9000 Kpa, Rbt = 750 Kpa

-Thép chịu lực: AII  Rs= 280000 Kpa,

-Lớp lót: bê tông nghèo, mác thấp 100, dày 100 cm.

-Lớp bảo vệ cốt thép đáy móng dày  3cm (thường chọn 3-5 cm)

- Đài liên kết ngàm với cột và cọc Thép dọc neo trong đài ≥ 30d ( ở đây

chọn 55cm) và đầu cọc trong đài 15 cm

*Cọc đúc tại công trường

+ Bê tông: mác B25 , Rb= 14500 Kpa

+ Cốt thép : thép chịu lực –AII, đai AI

III : TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÓNG

2 Tải trọng tác dụng xuống móng + số thứ tự là 1

A: Thiết kế móng

Tiết diện chân cột 0,7x0,4m

Tải trọng tiêu chuẩn

436379,1( )1,15

123107( )1,15

81

70, 43( )1,15

1.Chiều sâu đáy đài Hmd

Tính hmin : Chiều sâu chon móng yêu cầu nhỏ nhất

+: dung trọng tự nhiên =17,9 Tm3

+B: bề rộng đài sơ bộ b=1,8

+ : góc ma sát trong  0 17

NHư vậy Hmin =0,8 ta chọn hmd =1,2 m > hmin= 0,8

Với độ sâu đáy đài đủ lớn , lực ngang Q nhỏ , trong tinh toán gần đúng coi như bỏ tải trọng ngang.

Vậy độ sâu chôn móng là h= 1,2+0,5 (tôn nền)= 1,7 (m)

- Cos 0,000 được tính cao hơn mặt đất thiên nhiên 0,500 (m)

- Đáy đài đặt tại cote -1,700 (m)

- Làm lớp Bêtông lót vữa xi măng cát B5 dày 100.

2.Cọc

-Tiết diện cọc : 300x300 (mm), bê tông B25

Thép chịu lực là thép A-II 416  Fa=8,04 cm2

+Chọn chiều dài cọc cắm xuống lớp đất thứ 5 là 2 (m):

+Đầu cọc trong đài là 15cm

+Cọc cắm xuống nền: 2,4 + 4,7 + 5,4 + 6 -1,2 + 0,5=18 (m)

+Thép của cọc neo trong đài lấy 55cm

-Ta chia cọc ra làm 3 đoạn mỗi đoạn dài 6 (m) nối cọc bằng hàn bản mã.

Chi tiết nối cọc

III.Xác định sức chịu tải của cọc

1-a.Sức chịu tải của cọc theo vật liệu:

Theo kết quảkhảo sát công trình,điều kiện địa chất thủy văn,trong trụ địa

chất

không có than bùn nên không cần kể đến ảnh hưởng của hệ số uốn dọc => φ

=1 Chi tiết nối cọc

1-b.Sức chịu tải của cọc theo đất nền:

M : m = 1 đối với cọc đóng

MR= mf = 1 Đối với loại cọc thứ nhất

U: chu vi tiết diện cọc: 0,3.4=1,2(m)

F: Diện tích mặt cắt ngang cọc: 0,3x0,3=0,09

Chia đất thành các lớp đất đồng nhất, chiều dày mỗi lớp  2 m như hình vẽ

Ta lập bảng tra được i (theo giá trị độ sâu trung bình của mỗi lớp và loại đất,

trạng thái đất) Cường độ tính toán của đất ở chân cột với độ sâu Hm= 18,5m,

mũi cọc đặt ở lớp cát vừa( rất dày) tra bảng sách hướng dẫn làm đồ án nền móng nội suy ta được R = 6780 kPa = 678 T/m2.

7 8

Kd = 1,4 hệ số an toàn đối với đất.

Vậy Pđ’<Pv nên ta đưa Pđ’ vào tính toán

- Theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT: theo công thức Nhật Bản

Trong đó : α = 300 cọc hạ bằng phương pháp đóng (ép)

N =35 số SPT ở chân cọc(đất dưới mũi cọc)

Cuj =lực dính không thoát nước của lớp đất lọai sét j (Kpa)

4360

3,877

tt o tt tb

 : dung trọng trung bình của lớp vữa bê tông móng

Trọng lượng của đài và đất trên đài :

Chọn sơ bộ chiều cao đài cọc

Chiều cao đài cọc được chọn theo điều kiện chống chọc thủng Ở đây có thể sơbộ chọn hd từ điều kiện đáy tháp chọc thủng vừa trùm cạnh ngoài các cọc biên Khi đóphản lực các cọc đều nằm trong đáy tháp chọc thủng, lực chọc thủng = 0  chiều caođài thỏa mãn

Khi đáy tháp chọc thủng trùm hết cạnh ngoài các cọc biên theo cạnh dài có :

Lđ = 2.(C + h2) + lcột



cot 2

d l

Kiểm tra điều kiện lực max truyền xuống cọc dãy biên

Diện tích đế đài thực tế : F’d = 2,3x3,2=7,36 m2

Trọng lượng tính toán của đài và đất trên đài :

Trọng lượng tính toán của đài và đất trên đài :

386, 272 254

tt tt tt

c

i

M y x N

min =132KN>0 nên không cần phải kiểm tra theo điều kiện chống nhổ

VII Tính toán kiểm tra cọc :

- Khi vận chuyển cọc : Tải trọng phân bố

q = .F.n với n là hệ số động, n = 1,5

Biểu đồ moment cọc khi vận chuyển

2 1

Ta thấy M1 = 0,279 < M2 = 0,535 => dùng M2 để tính toán

+ Lấy lớp bảo vệ của cọc là a’=2 cm  Chiều cao làm việc của cốt thép h0=30-2= 28 cm

Cốt thép chịu lực của cọc là 216(Fa=4cm2)

 vậy cọc đủ khả năng chịu tải khi vận chuyển, cẩu lắp

- Tính toán cốt thép làm móc cẩu :

Lực kéo lên móc cẩu trong trường hợp treo lên giá búa F k q l

=> Lực kéo ở một nhánh, gần đúng:

Chọn thép móc cẩu 12 có Fa = 1,13 cm2

Chọn búa thích hợp : với kinh nghiệm lc ≤ 12 Q búa = 2,5T

Kiểm tra nền móng cọc theo TTGH 2:

Kiểm tra điều kiện áp lực ở đáy móng quy ước:

Độ lún của nền móng được tính theo độ lún của nền khối móng quy ước abcd:

1

2

21,000 0,000

4

17 1,6 16 4,7 21 5, 4 30 6,0 35 2

23,645

1, 6 4, 7 5, 4 6,0 223,645

h h

h

KN m h

Ktc =1

M1=1,4; M2=1vì công trình không thuộc loại tuyệt đối cứng

35o

  tra bảng ta được :A= 1,68, B = 7,73 ,C= 9,60

Chiều cao của khối móng quy ước lấy đến cốt thiên nhiên :

i

h

KN m h

Vậy thỏa mãn điều kiện áp lực dưới đáy móng quy ước

Kiểm tra điều kiện biến dạng :

ứng suất bản thân tại đáy lớp sét pha:

Chia nền đất dưới móng quy ước thành các lớp phân tố có chiều dày

Và đảm bảo mỗi lớp chia ra là đồng nhất

Gọi z là độ sâu kể từ đáy móng quy ước thì ứng suất gây lún ở độ sâu z1 :

K0 tra bảng theo 2z/b và l/b = 6,16/5,26=1,171

Độ lún của lớp phân tố thứ i :



(Kpa)

gl z bt z

Độ lún của nền: