Thiết kế nền và móng công trình theo sơ đồ công trình có nội lực do tải trọng tính toán thuộc tổ hợp cơ bản cặp nội lực nguy hiểm nhất gây ra tại chân cột đỉnh móng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG ****** ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG GVHD : Th.S PHÙNG VĂN KIÊN THUYẾT MINH TÍNH TỐN CÁC TÀI LIỆU CẦN DÙNG THIẾT KẾ 1.1 Đề bài: Đề 21 Cấu tạo địa tầng Lớp Lớp TT Móng D4 Móng C4 Lớp Lớp N0tt (kN) M0tt (kNm) Qtt (kN) SF2 CF3 1050 210 126 S4 N0t t (kN) 1000 M0tt (kNm) Qtt (KN) 300 200 Thiết kế móng cơng trình theo sơ đồ cơng trình có nội lực tải trọng tính tốn thuộc tổ hợp cặp nội lực nguy hiểm gây chân cột - đỉnh móng Theo báo cáo kết khảo sát địa chất cơng trình nhà, giai đoạn phục vụ thiết kế vẽ thi công: khu đất xây dựng tương đối phẳng khảo sát phương pháp khoan thăm dò, xuyên tĩnh, xuyên tiêu chuẩn SPT đến độ sâu 30m Từ xuống gồm lớp đất có chiều dày thay đổi mặt trung bình trị số trụ địa chất cơng trình Chỉ tiêu lý kết thí nghiệm trường lớp đất bảng Mực nước ngầm gặp độ sâu cách mặt đất trụ địa chất cơng trình ( Sâu 1,8 m kể từ mặt đất tự nhiên) Nội lực tải trọng tiêu chuẩn gây ra: SVTH: MÙA A SỞ LỚP 2009X4 Page TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG ****** ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG GVHD : Th.S PHÙNG VĂN KIấN 0,00 cốt khảo sát -0.4 N0 tc N tt M tt tc Q tt tc = ;M = ;Q = n n n tt Q0 tt N0 Mtt Mtt Đối với cơng trình khác n=1,2 1.2 Đặc điểm cơng trình thiết kế Tra bảng phụ lục H2 TCXD 205-1998 để xác định loại biến dạng số giới hạn cho phép Cơng trình thiết kế nhà chung cư có kết cấu khung BTCT: - Độ lún tuyệt đối giới hạn Sgh=0,08m - Độ lún lệch tương đối giới hạn Sgh /L = 0,002 1.3 Tải trọng cơng trình tác dụng lên móng Tải trọng cơng trình tác dụng lên móng cho trước theo tổ hợp tải trọng tính tốn: + Đối với móng D4: + Đối với móng C4: Ntt0 = 1050 KN.m Ntt0 = 1000 KN.m Mtt0= 210 KN Mtt0= 300 KN Qtt= 126KN Qtt= 200 KN 1.4 Đánh giá điều kiện địa chất cơng trình, địa chất thuỷ văn: SVTH: MÙA A SỞ LỚP 2009X4 Page TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG ****** ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG GVHD : Th.S PHÙNG VĂN KIÊN Theo báo cáo kết địa chất công trình, khu đất xây dựng tương đối phẳng, khảo sát phương pháp khoan thăm dò, xuyên tĩnh, xuyên tiêu chuẩn SPT Từ xuống có lớp đất, chiều dày thay đổi: Lớp 1: Đất trồng trọt với chiều dày 0,5m Lớp 2: Đất sét với chiều dày 4m Lớp 3: Đất sét pha với chiều dày 5m Lớp 4: Đất cát pha với chiều sâu chưa kết thúc phạm vi hố khoan sâu 30m MNN > Trục địa chất SVTH: MÙA A SỞ LỚP 2009X4 Page TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG ****** ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG GVHD : Th.S PHÙNG VĂN KIÊN BẢNG CHỈ TIÊU CƠ LÝ VÀ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG CỦA CÁC LỚP ĐẤT Chiều STT Lớp đất dày (m) Trồng trọt 0,5 Sét γ γs (kN/ (kN/ m3) m3) W WL WP ϕII cII E (%) % % (o) kPa (kPa) qc SPT (kPa) N30 17 18,6 26,9 37 48 27 23 22 14000 1100 – 15 Sét pha 5 19,1 26,6 31 41 27 18 28 12000 2200 – 15 cát pha 19,5 26,8 24 27 21 16 21 10000 2800 – 11 hoac >10 Để tiến hành lựa chọn giải pháp móng độ sâu chơn móng cần phải đánh giá tính chất xây dựng lớp đất Lớp 1: Đất trồng trọt, có chiều dày trung bình 0,5m Lớp đất khơng đủ chịu lực để làm móng cơng trình, khơng có tính xây dựng, phải bóc bỏ lớp phải đặt móng xuống lớp đất đủ khả chịu lực Lớp : Sét dày trung bình m có độ sệt: IL = W − Wp WL − Wp = 37 − 27 = 0,476 48 − 27 0,25 < I L = 0,476 < 0,5 đất lớp trạng thái dẻo Hệ số rỗng: e= γ s (1 + 0,01W) γ −1= 26,9(1 + 0,01.37) − = 0,98 18,6 Trọng lượng riêng đẩy SVTH: MÙA A SỞ LỚP 2009X4 Page TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG ****** γ dn = ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG GVHD : Th.S PHÙNG VĂN KIÊN γ s − γ w 26,9 − 10 = = 8,54(KN / m3 ) 1+ e + 0,98 Đất sét dẻo cứng có mơđun biến dạng E = 14000 kPa ⇒ đất tốt Lớp 3: Đất sét pha với chiều dày 5m có độ sệt: IL = W − Wp WL − Wp = 31 − 27 = 0,286 41 − 27 0,25 < I L = 0,286 < 0,5 đất lớp trạng thái dẻo cứng Hệ số rỗng: e= γ s (1 + 0,01W) 26,6(1 + 0,01.31) −1 = − = 0,824 γ 19,1 Trọng lượng riêng đẩy nổi: γ dn = γ s − γ W 26,6 − 10 = = 9,1(KN / m ) 1+ e + 0,824 Đất sét pha có mơ đun biến dạng E= 12000 kPa ⇒ đất tốt Lớp 4: Đất cát pha dày chưa kết thúc độ sâu 30m có độ sệt: IL = W − Wp WL − Wp = 24 − 21 = 0,5 27 − 21 0,5 < I L = 0,5 < 0,75 đất lớp trạng thái dẻo mềm Hệ số rỗng e= γ s (1 + 0,01.W) 26,8(1 + 0,01.24) −1 = − = 0,704 γ 19,5 Trọng lượng riêng đẩy nổi: γ dn = γ s − γ W 26,8 − 10 = = 9,86(KN / m ) 1+ e + 0,704 Đất cát pha trạng thái chặt vừa có mơđun biến dạng E = 10000 kPa ⇒ đất tốt *Kết luận: SVTH: MÙA A SỞ LỚP 2009X4 Page TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG ****** ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG GVHD : Th.S PHÙNG VĂN KIÊN Mực nước ngầm độ sâu 1,8 m kể từ mặt đất tự nhiên mực nước ngầm nằm cao khơng có khả ăn mịn cấu kiện bê tơng cốt thép THIẾT KẾ MÓNG D4 THEO PHƯƠNG ÁN 2.1 Xác định tải trọng tác dụng xuống móng Tải trọng tính tốn chân cột đỉnh móng: Ntt0 = 1050 KN.m Mtt0= 210 KN Qtt= 126KN Tải trọng tiêu chuẩn chân cột đỉnh móng: tc No = tt N o 1050 = = 875( KN ) n 1, tc Mo = tt M o 210 = = 175( KNm) n 1,2 tc Qo = tt Qo 126 = = 105( KN ) n 1,2 Chọn cốt ±0,00 mặt đất phía nhà, mặt khác theo sơ đồ đất nhà nhà chênh lệch 0,4 m 2.2 Thiết kế móng M1 theo phương án móng đơn BTCT chôn nông thiên nhiên 2.2.1 Chọn độ sâu chơn móng Chọn độ sâu chơn móng h=1,5(m) đất phía ngồi nhà, móng đặt lớp đất thứ hai sét 4, mực nước ngầm nằm đáy móng Như móng đặt sâu lớp đất sét đoạn = m 2.2.2 Xác định kích thước sơ đáy móng SVTH: MÙA A SỞ LỚP 2009X4 Page TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG ****** ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG GVHD : Th.S PHÙNG VĂN KIÊN ± 0,00 cốt khảo sát -0.4 - tt Q0 tt N0 Mtt Mtt Giả thiết b=1,5(m) - Cường độ tính tốn đất đế móng: R= m1.m ( A.b.γ II + B.h.γ 'II + D.cII ) K tc Tra bảng 3-1(HDĐNM) m1= 1,2 đất sét có IL ≤ 0,5 m2= nhà khung dạng tuyệt đối cứng Ktc = tiêu lý đất lấy theo kết trực tiếp đất Tra bảng 3-2(HDĐANM) ϕII =23 ° ⇒ A=0,665 ; B=3,655 ; D =6,245 ; cII= 22(kPa); γ 'II = ∑γ h ∑h i i i ⇒R= = 0,5.17 + 1.18, = 18, 067(kN/m ) 0,5 + 1,2.1 ( 0,665.1,5.18,6 + 3,655.1,5.18,067 + 6,245.22 ) = 306kPa - Diện tích sơ đế móng: Fsb = N o tc 875 1,2 = 3,86m ) 1,2 = 306 − 20.1,7 R − γ tb h tb SVTH: MÙA A SỞ LỚP 2009X4 Page TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG ****** Với h tb = Chọn k = h tr + h ng = ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG GVHD : Th.S PHÙNG VĂN KIÊN 1,9 + 1,5 = 1,7m ; γ tb = 20kN / m * l = 1,2 ⇒ b = F = b k 3,86 = 1,79m 1,2 Lấy b=2(m) ⇒ l=1,2.2=2,4(m) Tính lại R với b=1,8m R= 1,2.1 ( 0,665.2.18,6 + 3,655.1,5.18,067 + 6,245.22 ) = 313,42kPa - Áp lực tiêu chuẩn đế móng: tc max,min P tc tc N o + N dc  6e  = 1 ± ÷+ γ tb h tb l.b  l  Giả thiết chiều cao móng hm= 0,8 m tc tc M + Q tc h m + M dc e= tc N0 tc N dc = L.b.γ tn h tn : L = l − lc 2, − 0,3 = = 1, 05m ; γtn = 18 kN/m3 2 tc N dc = 1, 05.2.18.0,8 = 30, 24kN tc tc M dc = N dc edc , edc = l + lc 2, + 0,3 = = 0, 675m 4 tc M dc = 30, 24.0, 675 = 20, 412kNm ⇒e= 175 + 105.0,8 + 20, 412 = 0,319m 875 Tải trọng tiêu chuẩn đáy móng: tc N tc = N0tc + N dc = 875 + 30,24 = 905,24 kN tc tc M tc = M + Q h m + eđc.Nđtc ⇒ Mtc = 175 + 105.0,8 + 30,24.0,319 = 268,646 kN.m SVTH: MÙA A SỞ LỚP 2009X4 Page TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG ****** ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG GVHD : Th.S PHÙNG VĂN KIÊN Độ lệch tâm: M tc 268, 646 etc = tc = = 0,297m N 905, 24 Áp lực tiêu chuẩn đáy móng là: tc max,min P tc 875 + 30, 24  6.0, 297  N o + N tc  6e tc  dc = 1± + γ tb h tb = 1± +20.1,5 l.b  l ÷ 2.2,  2, ÷     p tc = 362,62kPa max p tc = 82,56kPa > Ta có: p tc = 362,62 kPa < 1,2.R = 1,2.313,42 = 376,104kPa max p tc = 222,59 kPa < R = 313,42 kPa tb Kiểm tra điều kiện kinh tế : tc 1, R − pmax 376,104 − 362, 62 = = 3,58% < 5% 1, R 376,104 Vậy kích thước đáy móng bxl = 2x2,4 m thoả mãn điều kiện áp lực đáy móng điều kiện kinh tế Kiểm tra áp lực lên đất yếu: Để đảm bảo cho đất đáy móng ổn định biến dạng giới hạn dẻo ta kiểm tra điều kiện: bt σgl= h y + σ z = h y + h ≤ R dy z Ta có: σ zbt h +hd = ∑ γ i hi = 0,5.17 + 1.18,6+0,3.18,6+2,7 8,54 = 55,738 kPa = gl gl - σz =hy=3m = K o σ z =0 tc bt σgl=0 = Ptb − σz =h = 222,59 − (0,5.17 + 1.18,6) = 195,49(KPa) z Ta tìm hệ số K0 SVTH: MÙA A SỞ LỚP 2009X4 Page TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG ****** ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG GVHD : Th.S PHÙNG VĂN KIÊN l 2z l 2,4 2z 2.h y 2.3 K ∈ f( ; ); = = 1,2; = = =2 b b b b b Tra bảng ta K = 0,379 ⇒ σgl=hy = 0,379.195,49 = 74,09KPa z Tính Rđy: Fm1m R dy = (A.b y γ II + B.H y γ II ' + D.c II ) K tc Tra bảng 3-1(sách hướnng dẫn đồ án móng) m1=1,1 đất sét có độ sệt Il>0,5 m2=1 Do nhà khung Ktc=1 tiêu lý đất lấy theo kết thí nghiệm trực tiếp đất Với ϕ = 230 tra bảng 3-2 (HDĐANM) ta có: A=0,665; B=3,655; D=6,245 0,5.17 + 1.18,6 + 0,3.18,6 + 2,7.8,54 γ 'II = = 12,386 kN/m3 4,5 Hy=h+hy = 1,5+3=4,5m l − b 2,4 − a= = = 0,2 m 2 tc N0 875 Fy = gl = = 11,81 m2 σ z =hy 74,09 b y = Fy + a −a = 11,81 + 0,2 − 0,2 = 3,23 m 1,1.1 (0, 665.3, 23.8,54 + 3, 655.4,5.12,386 + 6, 245.22) = 395,397 kPa bt gl Ta thấy: Rdy = 395,397kPa > σ z =h + hy + σ z =hy = 55, 738 + 74, 09 = 129,828kPa Rdy = Vậy thỏa mãn điều kiện áp lực lên đất yếu(sét 4) 2.2.4 Kiểm tra kích thước sơ đáy móng theo TTGHII: - Ứng suất thân đế móng: σ bt=h = ∑ γ i h i = 0,5.17 + 1.18,6 = 27,1(KPa) z Ứng suất gây lún đế móng tc bt σgl=0 = Ptb − σ z =h = 222,59 − 27,1 = 195,49(KPa) z - Ứng suất gây lún độ sâu zi: SVTH: MÙA A SỞ LỚP 2009X4 Page 10 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG ****** tc Pmax,min = tc Pmax = N tc L M B M ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG GVHD : Th.S PHÙNG VĂN KIÊN  6e  M tc 1277,5 1± el = tc = = 0, 6m  ; N 2141,3 LM   2141,3  6.0,  1± 3,5.2,8  3,5    tc Pmax = 443,24 kPa