Đồ án thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên

Đồ án nền móng: thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên, số liệu địa chất, tính chất cơ lý của đất, kích thước móng chọn như thế nào, chiều sâu chôn móng, cường độ chịu lực của đất nền...,thiết kế móng cọc, sức chiuh tải của đài cọc..

KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ

Cần Thơ, Tháng 10/2012

Lời nói đầu Với tất cả sự kính trọng và biết ơn sâu sắc nhất, em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn của mình tới sự hướng dẫn tận tình và chu

đáo của thầy Trần Ngọc Thái, đã giúp em hoàng thành đồ án Nền

Móng Công Trình trong suốt thời gian qua.

Do những hạn chế về kiến thức, thời gian, kinh nghiêm và tài liệu tham khảo nên thiếu sót và khuyết điểm là những điều không thể tránh khỏi Vì vậy, em rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của thầy

là sự quý báu mà em mong muốn nhất để cố gắng hoàn thiện hơn trong quá trình học tập tại trường và công tác sau này.

Em xin chân

thành cảm ơn thầy!

Phụ Lục

PHẦN I 4

TÍNH TOÁN SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT NỀN 4

I SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 4

II SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 4

1 Bề dày các lớp trong cột địa tầng 4

2 Các chỉ tiêu cơ lý của đất nền 5

3 Tính toán số liệu địa chất 6

4 Bảng kết quả số liệu địa chất đất nền 7

PHẦN II 8

CÁC PHƯƠNG ÁN NỀN MÓNG 8

I PHÂN TÍCH NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH 8

1 Tải trọng tính toán 8

2 Đánh giá sức chịu tải của đất nền 8

3 Các phương án nền móng 9

II CÁC PHƯƠNG ÁN NỀN MÓNG 9

1 Phương án móng đơn trên nền thiên nhiên 9

2 Phương án móng đơn trên nền gia cố cừ tràm 16

3 Phương án móng cọc bê tông cốt thép 17

CHƯƠNG 3 22

THIẾT KẾ MÓNG 22

I TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN 22

II ĐỊNH SƠ BỘ TIẾT DIỆN ĐÀI CỌC 22

III ĐỊNH SỐ LƯỢNG CỌC 23

IV BỐ TRÍ CỌC TRÊN MẶT BẰNG 23

V KIỂM TRA ĐỘ SÂU CHÔN ĐÀI 24

VI KIỂM TRA TẢI TRỌNG CÔNG TRÌNH TÁC DỤNG LÊN CỌC 25

VII KIỂM TRA CƯỜNG ĐỘ ĐẤT NỀN TẠI CỌC 25

VIII KIỂM TRA ĐỘ LÚN DƯỚI MŨI CỌC 27

IX KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN VẬN CHUYỂN 28

X THEO ĐIỀU KIỆN THI CÔNG 30

XI TÍNH TOÁN KẾT CẤU ĐÀI CỌC 31

XI TÍNH NỘI LỰC VÀ BỐ TRÍ THÉP CHO ĐÀI CỌC 34

PHẦN I TÍNH TOÁN SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT NỀN

I SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH.

- Theo tài liệu địa chất công trình ta đánh giá sơ bộ địa chất công trình như sau:

+ Lớp OH: là lớp đất hữu cơ có tính dẻo từ trung bình đến cao, với bề dày là 0.5 m, so với cao trình mặt đất tự nhiên Đây là lớp đất xấu + Lớp CH: là lớp sét vô cơ có tính dẻo cao, bề dày 5 m, có lực dính khá lớn Đây là lớp đất tốt

+ Lớp ML: là lớp đất chứa phần lớn là bụi sét có tính dẻo thấp, với độ dày 15 m

+ Lớp CL: là lớp sét vô cơ có tính dẻo thấp, dày 25 m

+ Lớp S-CL: là lớp cát pha sét hữu cơ có tính dẻo thấp, dày 4 m.

+ Lớp S: là lớp cát tự nhiên, dày 10 m => Nhận xét: nhìn chung, đây là loại địa chất không tốt lắm, vì cáclớp trên đều là những lớp đất yếu, còn lớp đất tốt thì có bề dày tươngđối mỏng

II SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

1 Bề dày các lớp trong cột địa tầng

2 Các chỉ tiêu cơ lý của đất nền.

Trọng lượng riêng g(g/cm3)

Loại địa chất công

Góc ma sát trong φ - 15 8 6 25 30Lực dính C

3 Tính toán số liệu địa chất.

- Dung trọng đẩy nổi của các lớp đất:

Hệ số rỗng e:

82 1

39

* 01 0 1

* 1

* 69 2 1 )

* 01 0 1

1 1 69 2 1

* 1

60

* 01 0 1

* 1

* 68 2 1 )

* 01 0 1 (

1 1 68 2 1

* 1

58

* 01 0 1

* 1

* 65 2 1 )

* 01 0 1 (

+ Lớp S-CL:

Hệ số rỗng e:

93 1

18

* 01 0 1

* 1

* 60 2 1 )

* 01 0 1 (

1 1 60 2 1

* 1





+ Lớp S:

Hệ số rỗnge:

4 Bảng kết quả số liệu địa chất đất nền

Bảng 23: Bảng kết quả số liệu địa chất đất nền

25

* 01 0 1

*

* 66 2 1 )

* 01 0 1 (

1 1 66 2 1

* 1





PHẦN II CÁC PHƯƠNG ÁN NỀN MÓNG

270 0

N

N N

th

tt tc

9 6 0

N

M M

th

tt tc

56 12 0

N

Q Q

th

tt tc

+ gtb : trọng lượng riêng trung bình của các lớp đất nằm trên đáy

móng , lấy bằng 1,8 (T/m 3 )( Đất đấp g =1800 kg/cm3).

+ c: Lực dính đơn vị của đất nằm dưới đáy móng

+ A, B, D: hệ số phụ thuộc vào góc ma sát trong của đất nằmdưới đáy móng

Với j  15 0tra bảng tiêu chuẩn ta được các giá trị:

- Bảng số liệu độ sâu chôn đài và tải trọng tính toán.

II CÁC PHƯƠNG ÁN NỀN MÓNG.

1 Phương án móng đơn trên nền thiên nhiên

a Xác định sơ bộ kích thước đáy móng

1

* 1

* 1

182.6 12

3

3 0

3

m

N M K

* 1

5 1

* 2 12 3 8 1

4 93 14 8

1

5 1

* 8 1 08 7

.

3 2

1

m

h C

M M

tc yc

R

N F

tb tc

tc

yc

R

N F

2 ), chọn F = 9.7(m 2 )

=> Vậy 3 5 ( )

76 2

7 9

m b

+ 27 20

7 9

03 0 6 1 7 9

03 0 6 1 7 9

c Kiểm tra điều kiện biến dạng

- Ứng suất bản thân tại đáy móng :

- Chia nền đất dưới đáy móng thành các lớp phân tố có bề dày: h i 4b

và đảm bảo mỗi lớp chia ra đều đồng nhất, chọn hi = 0.2b = 0.2 x 2.76

73 2



b

l b

- Do trong bảng trên (=1) là nhỏ nhất nên ta chọn ( =1) Dùng loại

si từ bảng trên ta có được hệ số K0 như sau:

- Tại độ sâu 5.5m kể từ đáy móng có: gl

10

 = 1.70(T/m 2 ), và ứng suất

phụ thêm 12 45 ( / 2 )

10bt  T m

 thỏa mãn điều kiện 0 2x10bt  10gl Do vậy, ta

lấy chiều sâu vùng chịu nén là h = 5.5 ( m).

OH

CH

19.49 19.

2.7 0

1 2 3 4 5 6 7 8 9

05 1 1

012 0 1

0062 0 1

 

) ( 8 )

( 7 31 ) ( 317 0 ) 70 1 31 2 98 2 11 4 81 5 ( 55

12

1 0

cm S

cm m

x x

Không thỏa mãn điều kiện độ lún giới hạn

=>Phương án này không thực hiện được vì độ lún quá giới hạn.

2 Phương án móng đơn trên nền gia cố cừ tràm

- Ta có : N0tc  234.8T

- Chọn chiều sâu chôn móng h =1.5(m), gia cố cừ 5, mật độ 25 (cây/

m 2 ) với cừ có đường kính gốc 60-80(mm), ngọn 30-50(mm), chiều dài

làm việc cừ từ 4.5-5(m).

- Xét toàn bộ móng đặt trên nền cừ tràm, xem móng và nền cừ tràmnhư một khối đồng nhất, ứng suất truyền xuống tại cao trình mũi cừtràm

tc tc

0

L h R

N F

tb tc

tc c







 Trong đó:

+ Fc : diện tích đáy móng yêu cầu m2 (Xét bề rộng móng b =

1m)

+ N0tc: tổng tải trọng công trình tác dụng tại trọng tâm đáymóng T.

+ tb  2.2  2.5(T/m2 )trọng lượng riêng trung bình của đất,móng và cừ

+ h = 1.5(m): độ sâu đặt móng.

+ L = 4(m): chiều dài của cừ tràm.

+ Rtc: áp lực tiêu chuẩn dưới đáy móng, ứng với bề rộng

6

=> Vậy phương án móng trên nền gia cố cừ tràm là phù hợp, nhưng

không đủ khả năng đảm bảo về độ lún

3 Phương án móng cọc bê tông cốt thép

- Do tải trọng công trình tác dụng xuống móng khá lớn nên ta chọnphương án móng cọc BTCT là thích hợp nhất

a Chọn loại cọc

- Tiết diện cọc: 30 x 30 (cm).

- Bê tông chế tạo cọc có cấp độ bền B25 (Mác 350) có

Rb=145(kg/cm 2 )

- Cốt dọc và đài cọc: CII có Rs = 2800 (kg/cm 2 )

- Ta chọn 6 16 (mm) làm thép chịu lực và 6 (mm) làm cốt đai.

- Tổng chiều dài cọc: 24 (m), chia 3 đoạn dài 8 (m).

- Đáy đài dự kiến đặt tại cao trình -1.5 m cách mặt đất tự nhiên 1.5

R s  2800(kg/cm 2 ); cường độ tính toán của thép CII.

Ac : diện tích phần bê tông của tiết diện ngang cọc

706 85

4

30 4

2 2

2 01

4

6 1 4

2 2

j

* Theo cường độ đất nền (TCXD 205-1998)

- Ước tính sức chịu tải của cọc: Q = QS + QP

- Sức chịu tải cho phép của cọc:

p

p s

s a

FS

Q FS

U: Chu vi tiết diện của cọc: U=0.3x4=1.2m

fSi : Áp lực ma sát quanh thân cọc

li : chiều dài ma sát của đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ i

fSi = (1-sin(φa)).σV.tan(φa) + ca

- Vì độ sâu đặt móng -1.5m so với mặt đất tự nhiên nằm dưới mựcnước ngầm -0.5m so với mặt đất tự nhiên nên toàn bộ trọng lươngriêng của đất dưới đáy móng sẽ chịu áp lực đẩy nổi (đn  i 1 )

Chiều dài cọc xuyên qua các lớp đất

• Lớp 1(chiều dài ma sát là 4 m) Nằm dưới mạch nước ngầm.

+ l1 = 5.5– 1.5 = 4(m).

'

1

 = (1.82 - 1) x (4/2) = 1.64 (T/m 2

=>fS1 = (1- sin(φa1).σV1.tan(φa1)+ ca = (1-sin(150)) *1.64*tan(150) +4

AP : Diện tích tiết diện ngang mũi cọc: AP = 0.3x0.3 = 0.09 (m 2 )

qP : cường độ của đất dưới mũi cọc

qP = c.NC + σVP.Nq + đnp dp.N

mà V p =1.8x0.3 + (1.82-1)x4 + (1.73-1)x15+(1.65-1)x6 = 18.3 (T/

m 2 )

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ MÓNG

I TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN

- Ta có tải trọng tính toán như sau:

) ( 270

270 15

1

0

N

tt tc

9 6 15 1

0

M

tt tc

56 12 15 1

II ĐỊNH SƠ BỘ TIẾT DIỆN ĐÀI CỌC

- Áp lực tính toán do phản lực đầu cọc lên đáy đài:

) 3 0 3 (

45 61 )

3 (

2 2

x d

P tt tt

* 2

* 1 1 86 75

h n

Trong đó: n=1.1: hệ số vượt tải.

tb  2 (T/m2 ): trọng lượng riêng trung bình giữa đất và móng h=1.5(m): độ sâu chôn móng.

- Số lượng cọc

55 4 45 61

54 279

- Mô ment tính toán đối với trọng tâm hệ thống cọc

) ( 44 14 6 0 56 12 9 6

0

M

M tt  tt  tt d   

Với h d  0 6 (m): chiều cao đài cọc

V KIỂM TRA ĐỘ SÂU CHÔN ĐÀI

- Điều kiện: h 0 7h Min

- Ta có: h =1.5(m), độ sâu chôn đài; b = 1.5(m), bề rộng đáy đài

H tg

- Vì lớp đất OH sẽ được đào bỏ thay bằng lớp đất đắp có chiều dầy

0.5(m) nên đày móng chỉ nằm trong lớp đất CH là 1(m).

) / ( 81 1 5

1

1 82 1 5 0 8

m T h

h

i

i i

đất từ đáy đài trở lên

5 1

1 15 5 0 30

5 2 2

20 45

0

x

x tg

P n

N

P  

0 Trong đó:

+ N tt  279 54 (T)

: là tổng tải trọng công trình tác dụngtại trọng tâm cọc

+ P0 : Tải trọng công trình tác dụng lên đầu cọc(T)

+ nc = 5 : số cọc bố trí trong móng

+ Ptt = 120.23(T): sức chịu tải tính toán của 1 cọc.

) ( 23 120 )

( 91 54 5

=> Như vậy thỏa điều kiện cần kiểm tra

VII KIỂM TRA CƯỜNG ĐỘ ĐẤT NỀN TẠI CỌC

j j

- Ta có: B = 1.5 (m); L = 1.5(m)

+ Chiều rộng và chiều dài móng khối qui ước

B qu B 2L.tg  1 5  2x24xtg2 25 0  3 37 (m)

2 1 5 2 24 2 25 0 3 37 ( )

m xtg

x tg

L L

+ Tải trọng đất và đài cọc từ cao trình đáy đài trở lên

) ( 48 37 1 1 5 1 2 37 3 37 3

(L qu B qu x  x 2x x

 (L qu B qu x6  2x0 4 2x6 )x1 65 ) 476 T( )

- Tải trọng bản thân 2 cọc

) ( 8 10 5 2 24 3 0 3 0

 Tổng tải trọng tác dụng tại cao trình móng khối quy ước

N N0 N tc  234 8  524 28  759 08 (T)

qu tc tc

- Tổng mô ment tác dụng tại trọng tâm đáy móng khối quy ước

) ( 44 307 24 56 12 6

44 307

m N

3

5 0 6 1 37 3 37 3

08 759 6

x B

e F

N

qu qu

5 0 6 1 37 3 37 3

08 759 6

x B

e F

N

qu qu

Tra bảng

) / ( 84 66 37 3 37 3

08

m T x

=>Vậy thỏa điều kiện kiểm tra

VIII KIỂM TRA ĐỘ LÚN DƯỚI MŨI CỌC

- Kiểm tra độ lún ổn định (S) của móng theo điểu kiện:

- Ứng suất do trọng lượng bản thân đất

+ Tổng lực tác dụng tại cao trình đáy đài:

N N0 N tt  234 8  9 54  244 34 (T)

d tc tc

+ Ứng suất do tải trọng công trình gây ra tại đáy móng:

) / ( 51 21 37 3 37 3

34

x F

- Ứng suất do trọng lượng bản thân đất:

+ Tại đáy khối móng quy ước

) / ( 95 27 1) - 6x(1.65 1)

15x(1.73 +

-1) - 5x(1.82 +



+ Áp lực gây lún: gl  tb  bt  21 51  27 95   6 44T/m2 < 0

=> Do áp lực gây lún gl < 0 nên móng này không lún

- Ta thấy tại đáy móng qui ước: bt  27 95 (T/m2 )  5 gl   32 2 (T/m2 ), do

đó tầng chịu nén Ha = 0 m tính từ đáy móng khối quy ước

Độ lún: S = 0 (m) < Sgh = 8 (cm)  thỏa điều kiện độ lúngiới hạn

- Trong phạm vi các móng thuộc dãy này, điều kiện địa chất của đấtnền dưới đáy móng ít thay đổi, tải trọng cơ bản giống nhau, do đó độtlún lệch tương đối giữa các móng sẽ đảm bảo không vượt quá giới hạncho phép

IX KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN VẬN CHUYỂN

- Dùng bê tông cấp độ bền B25, thép nhóm CII, Rb = 145(kg/cm 2 ), Rbt

= 10.5(kg/cm 2 ), R s  2800 (kg/cm2 );R  0 418 , R  0 595

- Ta có a = 0.207L = 0.207 x 8 = 1.656(m)

Và l = L - 2a = 8 – 2 x 1.656 = 4.688 (m)

l a q

68112

2 2

R

M

b

vc m

) ( 938 0 26 2800 997 0

0

cm x

x h

R

M A

Hình: Sơ đồ nội lực cọc khi vận chuyển

X THEO ĐIỀU KIỆN THI CÔNG

( 24 1362 8

5 247 086 0 086

136224

2 2

R

M

b

tc m

Hình: Sơ đồ nội lực cọc khi thi công

) ( 191 ) ( 91 1 26 98 0 2800

0

mm cm

x x h

R

M A

- Đặt thép đối xứng hai bên:

Chọn 2  14 để bố trí với A schon  3 08 (cm2 )  A s A s/  308 (mm2 )

- Kiểm tra hàm lượng thép:

260 300

308

% 100 0







x bh

1 Kiểm tra điều kiện chịu uốn

- Ta xác định chiều cao đài cọc theo điều kiện chịu uốn

Ta có:

tr bt

i

b R

P L

h

4 0

0

0  

86 54 7

0

x x x

2 Kiểm tra điều kiện chọc thủng

Hình 21: Mặt bằng phạm vi chọc thủng

- Điều kiện chọc thủng

0

75

0 R b h

) / ( 105 ) / ( 5

 0 3 0 3  2 1 2 ( ) 2

)

U tr  c  c   

) ( 6 2 ) 2 6 0 2 6 0 3 0 3 0 ( 2 ) 2 2

) ( 6 3 2

6 2 1

U U

0

xh b

Hình 22: Mặt cắt tháp chọc thủng

3 Kiểm tra điều kiện chịu cắt

U U

5 0 6 1 34 3 34 3

66 682 6

x B

e F

N

qu qu

10 25 225

2

5 2

10 25

0

cm x

x h

R

M A

+ Bề rộng đài cần bố trí cốt thép là: b – 2abv = 1.7 - 2x0.05 = 1.6 (m)

=> Khoảng cách giữa hai tim thép là 130(mm)

60 1700

4 135

% 100



x h

b

A s



% 03 0

% 100 2800

145 595 0





=>Min    Max (thỏa )