tính toán nền móng dự án khu nhà chung cư tái định cư thị trấn Thường Tín - Hà nội

tính toán nền móng dự án khu nhà chung cư tái định cư thị trấn Thường Tín - Hà nội

đồ án tốt nghiệp gvhd:pgs.ts.nguyễn văn ngọc Chơng 7: tính toán nền móng 7.1. Số liệu địa chất. Địa chất công trình gồm các lớp đất sau: Lớp 1 : tầng đất lấp dày 2.1 m = 17 KN/m 3 Lớp 2 : tầng sét pha dẻo cứng dày 9,7 m = 19,1 KN/m 3 , =16 0 , N = 15 Lớp 3 : tầng sét dẻo mềm dày 6 m = 18,1 KN/m 3 , =8 0 , N = 9 Lớp 4 : tầng cát pha, cứng dày 9 m =18,9 KN/m 3 , = 28 0 , N = 23 Lớp 5 : tầng cát hạt trung,chặt vừa : dày 12 m , =19 KN/m 3 3 , =30 0 , N = 35 Lớp 6: tầng cuội sỏi rất dày = 20 KN/m 3 , = 40 0 , N = 69 , E = 40x10 3 KN/m 3 SV:hoàng văn nam _lớp xdd47_dh2 - 49 - đồ án tốt nghiệp gvhd:pgs.ts.nguyễn văn ngọc = 19 KN/ m3 = 69 = 40000 KN/ m2 = 40 = 20 T/m3 = 23 = 30 = 35 = 28 = 18,9 KN/m3 = 9 = 18,1 KN/ m3 = 8 = 16 = 15 = 19,1 KN/m3 = 17 KN/m3 Lớp á sét dẻo cứng -0,6 m( MĐTN) Lớp sét dẻo, mềm Lớp cát pha, cứng Cát hạt trung, chặt vừa Lớp cuội sỏi Lớp đất lấp 7.2. Lựa chọn phơng án nền móng. Giải pháp móng cho công trình đợclựa chọn căn cứ vào tình hình địa chất và tải trọng do cột truyền xuống, các công trình lân cận, điều kiện kinh tế của chủ đầu t. Móng là phần hết sức quan trọng đối với nhà công trình. Đây là nhà cao tầng có chiều cao h= 38 m ,tải trọng tác dụng tại chân cột tơng đối lớn, địa chất yếu, do đó ta chọn phơng án móng cọc đài thấp. Có các phơng án sau : 1. Cọc đóng SV:hoàng văn nam _lớp xdd47_dh2 - 50 - đồ án tốt nghiệp gvhd:pgs.ts.nguyễn văn ngọc 2. Cọc ép 3. Cọc khoan nhồi Ta lựa chọn phơng án cọc khoan nhồi dựa trên những phân tích sau : * Ưu , nhợc điểm của cọc khoan nhồi : * Ưu điểm : - Có thể tạo ra những cọc có đờng kính lớn , chiều sâu chôn cọc lớn ,do đó sức chịu tải rất lớn. - Khi thi công không gây ra chấn động làm nguy hại đến các công trình lân cận. - Khi cọc làm việc không gây lún ảnh hởng đáng kể cho các công trình lân cận. - Quá trình thực hiện thi công móng cọc dễ dàng thay đổi các thông số của cọc ( chiều sâu, đờng kính) để đáp ứng với điều kiện cụ thể của địa chất dới nhà . * Nhợc điểm : - Khó kiểm tra chất lợng của cọc ;Thiết bị thi công tơng đối phức tạp ;Nhân lực đòi hỏi có tay nghề cao - Rất khó giữ vệ sinh công trờng =>Lựa chọn phơng án cọc: Xét về tải trọng : công trình này có nội lực ở chân cột tơng đối lớn. Về điều kiện mặt bằng, nếu sử dụng cọc đóng hoặc ép thì số lợng cọc sẽ rất lớn, khó bố trí, nhất là chỗ móng đôi dới chân cột trục B và C. => Do đó ta chọn phơng án cọc khoan nhồi. * Các giả thuyết tính toán, kiểm tra cọc đài thấp : - Sức chịu tải của cọc trong móng đợc xác định nh đối với cọc đơn đứng riêng rẽ, không kể đến ảnh hởng của nhóm cọc. - Tải trọng truyền lên công trình qua đài cọc chỉ truyền lên các cọc chứ không truyền lên các lớp đất nằm giữa các cọc tại mặt tiếp xúc với đài cọc. SV:hoàng văn nam _lớp xdd47_dh2 - 51 - đồ án tốt nghiệp gvhd:pgs.ts.nguyễn văn ngọc - Khi kiểm tra cờng độ của nền đất và khi xác định độ lún của móng cọc thì coi móng cọc nh một khối móng quy ớc bao gồm cọc, đài cọc và phần đất giữa các cọc. - Đài cọc xem nh tuyệt đối cứng, cọc đợc ngàm cứng vào đài. - Tải trọng ngang hoàn toàn do đất từ đáy đài trở lên tiếp nhận. * Tính toán móng cọc nhồi M1 Tải trọng nguy hiểm tác dụng tại chân cột D( phần tử 43) lấy từ bảng tổ hợp N max = 496,2.10 4 N M t = 4,9.10 7 N.mm Q t = 2,5.10 4 N 7.3.Sơ bộ kích thớc cọc và đài. + Dự kiến dùng cọc khoan nhồi, đờng kính D =1000mm,1200mm, bê tông B25, thép cọc nhóm AII. + Cọc cắm vào lớp đất 6 là lớp cuội sỏi 2,5 m, đến cao trình l 41,9 m. + Chiều cao đài sơ bộ xác định theo công thức: h đ = h o + 5 (cm) 5( cm) là chiều dày lớp bảo vệ cốt thép. h 0 = 1,4x( e/2- a/4) Trong đó: e: Khoảng cách giữa 2 tim cọc Chọn sơ bộ e= 3xd cọc khoan nhồi = 3x(1ữ1,2)= ( 3ữ 3,6) m m) => Chọn e= 3,2( m) a: cạnh dài của tiết diện cột= (0,7ữ 0,9) m => Chọn a= 0,8 m h 0 = 1,4x(3,2/2- 0,8/4)=1,68 m => Chọn chiều cao đài =1,7 m. Lấy mặt trên của đài móng trùng với cốt tự nhiên, nên chọn chiều sâu đặt đài là 2.3m thấp hơn so với cốt tự nhiên. SV:hoàng văn nam _lớp xdd47_dh2 - 52 - đồ án tốt nghiệp gvhd:pgs.ts.nguyễn văn ngọc 7.4. Xác định sức chịu tải của cọc: 7.4.1.Theo vật liệu làm cọc: Bê tông cọc B25 có R n = 14,5 Mpa Thép cọc nhóm A II có R a = 280 Mpa Sức chịu tải của cọc nhồi theo vật liệu làm cọc đợc xác định theo công thức (13-TCXD195:1997): Từ công thức : P vl = (R n F tt b +F a .R a ) Với : hệ số uốn dọc =1 A: diện tích tiết diện cọc, A=3,14.100 2 /4 = 7854 cm 2 Dự định bố trí cốt thép trong cọc : Cọc 1000 : 1822 có Fa=68,4cm 2 => F tt b = 7854- 68,4= 7785,6 ( cm 2 ) Cọc 1200: 2222 có Fa=83,6cm 2 . => A tt b = 7854- 83,6= 7770,4( cm 2 ) Thay giá trị vào công thức ta đợc: Loại cọc Rn (Mpa) Fb (cm 2 ) Pvl ( N) D1000 14.5 7854 1213x10 4 D1200 14.5 11310 1704x10 4 7.4.2.Theo kết quả xuyên tiêu chuẩn( theo kết quả SPT) P = m NF + s FNn (TL- 6) P: sức chiệu tảI của cọc khoan nhồi theo điều kiện đất nền m = 120: hệ số điều kiên làm việc của cọc khoan nhồi N : số SPT của đất ở chân cọc, N = 69 N : số SPT trung bình của đát trong phạm vi chiều dài cọc N = 5.25 5.212965.9 695.2351223996155.9 = ++++ ì+ì+ì+ì+ì Chú thích: Các giá trị N tra trong bảng( TL- 7) n = 1 cho cọc khoan nhồi SV:hoàng văn nam _lớp xdd47_dh2 - 53 - đồ án tốt nghiệp gvhd:pgs.ts.nguyễn văn ngọc F : diện tích tiết diện ngang chân cọc (m 2 ) F s : diện tich sung quanh cọc (m 2 ) Vậy theo kết quả xuyên tiêu chuẩn: P d1000 =P 1-1 tt = 120 5.252.39114.31 4 114.3 69 2 ìììì+ ì ìì =9638.5 KN P d1200 = P 1-2 tt = 120 5.252.392.114.31 4 2.114.3 69 2 ìììì+ ì ìì =13126 KN 7.4.3. Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cờng độ đất nền: Sức chịu tải tính toán : P cdd u = Qs Qc Fs Fc + Trong đó : Fs,Fc : hệ số an toàn lấy Fs =2, Fc = 2,6 Qs: sức chịu tải cực hạn của cọc do ma sát bên cọc với đất : Qs = K 1 . u i .l. N tb Qc : sức chịu tải cực hạn của cọc đơn do lực chống: Qc = K 2 . A p .N c K 1 = 0,1( KN/ m 2 ) hệ số lấy với cọc khoan nhồi K 2 = 12( KN/m 2 ) hệ số lấy với cọc khoan nhồi u i : chu vi cọc l : chiều dài cọc N i : chỉ số SPT trung bình dọc thân cọc thứ i 5,25 5,212965,9 52691235923695,915 = ++++ ++++ == xxxxxx h xhN N i ii s tb Nc : chỉ số SPT trung bình trong khoảng 1d dới mũi cọc và 4d trên mũi cọc Bảng 7.1 . Sức chịu tải của cọc theo cờng độ đất nén Cọc N F(m 2 ) u(m) L(m) N tb Qc (KN) Qs (KN) P 2 tt (KN) 100 65 0.50 3,14 39 255 6130 2620 4270 1200 60 0.79 3,77 39 25,5 8140 3150 5740 SV:hoàng văn nam _lớp xdd47_dh2 - 54 - đồ án tốt nghiệp gvhd:pgs.ts.nguyễn văn ngọc Bảng 7.2: chọn lựa sức chịu tải tính toán của cọc theo các công thức P tt = min( P vl , P 1 tt , P 2 tt ) Loại cọc Pvl (KN) P 1 t (KN) P 2 tt (KN) P tt (KN) 1000 12130 4270 9638 4270 1200 17040 5740 13126 5740 7.5. Xác định số lợng cọc và bố trí cọc trong móng. 4001000400 400400 1800 4800 1500 1500500 500 a 2 * Xác định số lợng cọc cần thiết : + Số lợng cọc sơ bộ: 4.1 4270 4962 2.1 === P N n Ta chọn số lợng cọc là 2 và bố trí nh hình vẽ Diện tích đế đài thực tế :F đ = 1,8x4,85 = 8,73 m 2 + Trọng lợng của đài và đất trên đài : N đ tt = n.F đ .h m . tb = 1.1x8.73x(1.7x6+1.7x25) = 506 K N Lực dọc tính toán tác dụng đến đáy đài : N tt = N 0 tt + N đ tt = 4962 + 506 = 5468 KN 7.6.Kiểm tra móng cọc. 7.6.1.Kiểm tra sức chịu tải của cọc. Công thức: P tt minmax, = 2 max . i tt y coc tt X XM n N = 25.1 5.149 2 5468 2 x x = KN KN 2750 2716 Trọng lợng cọc : G cọc = 1,1x25x3.14x1 2 x39/4 = 842 KN SV:hoàng văn nam _lớp xdd47_dh2 - 55 - đồ án tốt nghiệp gvhd:pgs.ts.nguyễn văn ngọc Kiểm tra tải trọng ở mũi cọc : P max +G cọc = 2750 +842 = 3592 KN <[P] =4270 KN Vì P min = 2716 KN >0 nên không phải kiểm tra cọc chịu nhổ. => Vậy cọc đủ khả năng chịu lực 7.6.2.Kiểm tra điều kiện móng cọc đài thấp Độ sâu đặt đài phải đạt điều kiện để tính toán theo sơ đồ móng cọc đài thấp : h 0,7h min Trong đó : h- độ sâu của đáy đài. min . m Q h b = + và - trọng lợng thể tích tự nhiên của đất từ đáy đài trở lên và góc ma sát trong; + Q- tổng tải trọng ngang; + b - cạnh của đáy đài theo phơng vuông góc với tổng lực ngang; Vậy : m x h m 96,0 8.117 25 min == h=2,3 m 0,7x h min = 0,68 m => thoả mãn. . 7.6.3.Tính lún của móng. * Sơ đồ tính: Tính nh móng nông với khối móng qui ớc đợc xác định nh hình vẽ + Góc mở = tb /4 tb = 16.9,5 8.6 28.9 30.12 40.2,5 23, 4 39 + + + + = 0 = 23,4/4 = 5,8 + Diện tích đế móng qui ớc: B = b + 2.L.tg() = 4 + 2x39.2xtg(5,8) SV:hoàng văn nam _lớp xdd47_dh2 - 56 - đồ án tốt nghiệp gvhd:pgs.ts.nguyễn văn ngọc B = 12 m A = a + 2.L.tg() = 1+ 2x39.tg(5,8) A = 9 m N b a L= 39 m - 0,60 m - 2,90 m B A + Trọng lợng riêng trung bình của các lớp đất tb = 39 25.219129,1891,1861,195.9 ì+ì+ì+ì+ì = 19 (KN/m 3 ) + ứng suất gây lún: P gl = 0 . tt N A B + ( m - tb )h m - 1 .h mđ = 912 4962 ì +(20-19)x40,3 - 17x2,9 = 36,9 KN/m 2 + Phơng pháp dự báo lún: Do lớp đất dới mũi cọc là lớp đất tốt nên dùng phơng pháp nền biến dạng tuyến tính là thích hợp .Vậy độ lún: S = P gl .b (1-à 2 )/E Trong đó : P : ứng suất gây lún b : bề rộng móng, b = 9 m : hệ số phụ thuộc hình dạng kích thớc đáy móng = 0,88 SV:hoàng văn nam _lớp xdd47_dh2 - 57 - đồ án tốt nghiệp gvhd:pgs.ts.nguyễn văn ngọc à : hệ số poison à =0,27 E : môđun đàn hồi lớp đất mũi cọc E= 40x10 3 KN/m 2 S = ( ) 40000 27.0188.099,36 2 ìì =0,0067m=6,7 cm < [ ] gh S = 8cm Vậy móng đảm bảo độ lún cho phép. 7.7. Tính toán đài cọc. 7.7.1.Kiểm tra chọc thủng của cột. 400 1000 675 700 675 1000 400 600 400 1000 400 1700 700 4850 Tháp đâm thủng nh hình vẽ Công thức tính toán đâm thủng: CT - (5.47) sách Kết cấu BTCT : P ( ) ( ) 1 2 2 1 c c o k b c h c h R + + + (CT 5.47- TL 8) Trong đó : P - lực đâm thủng bằng tổng phản lực của cọc nằm ngoài phạm vi của đáy tháp đâm thủng ở một phía của đài, có trị số bằng giá trị sức chịu tảI nhỏ nhất của cọc- P tt b c , h c - kích thớc tiết diện cột h o - chiều cao hữu ích của đài, do cọc cắm vào đài h1= 20cm h 0 = h đ - h 1 = 1,7- 0,2= 1,5 m SV:hoàng văn nam _lớp xdd47_dh2 - 58 - . min = 0,68 m => thoả mãn. . 7.6.3 .Tính lún của móng. * Sơ đồ tính: Tính nh móng nông với khối móng qui ớc đợc xác định nh hình vẽ + Góc mở = tb /4. thức tính toán : P otbbt hbR.75,0 Trong đó : P- lực đâm thủng bằng phản lực của cọc - P tt R k -cờng độ tính