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

Từ trên xuống dưới gồm các lớp đất có chiều dày ít thay đổi trong mặt bằng và trung bình bằng các trị số như trong trụ địa chất công trình.. Công trình thiết kế là nhà chung cư có kết cấ

THUYẾT MINH TÍNH TOÁN

1 CÁC TÀI LIỆU CẦN DÙNG THIẾT KẾ

1.1 Đề bài:

Cấu tạo địa tầng

Móng D4

Móng C4

Đề Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3 Lớp 4 N0tt

(kN)

M0tt (kNm)

Qtt (kN)

N0t t (kN)

M0tt (kNm)

Qtt (KN)

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

Theo báo cáo kết quả khảo sát địa chất công trình nhà, giai đoạn phục vụ thiết

kế bản vẽ thi công: khu đất xây dựng tương đối bằng phẳng được khảo sát bằng phương pháp khoan thăm dò, xuyên tĩnh, xuyên tiêu chuẩn SPT đến độ sâu 30m Từ trên xuống dưới gồm các lớp đất có chiều dày ít thay đổi trong mặt bằng và trung bình bằng các trị số như trong trụ địa chất công trình Chỉ tiêu cơ lý và kết quả thí nghiệm hiện trường của các lớp đất như trong bảng Mực nước ngầm gặp ở độ sâu cách mặt đất như trong trụ địa chất công trình ( Sâu 1,8 m kể từ mặt đất tự nhiên)

Nội lực do tải trọng tiêu chuẩn gây ra:

Đối với các công trình khác n=1,2

1.2 Đặc điểm công trình thiết kế

Tra bảng phụ lục H2 TCXD 205-1998 để xác định loại biến dạng và chỉ số giới hạn cho phép Công trình thiết kế là nhà chung cư có kết cấu là 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 công trình tác dụng lên móng

Tải trọng công trình tác dụng lên móng đã cho trước theo tổ hợp cơ bản

Theo báo cáo kết quả địa chất công trình, khu đất xây dựng tương đối bằng phẳng, được khảo sát bằng các phương pháp khoan thăm dò, xuyên tĩnh,

xuyên tiêu chuẩn SPT Từ trên xuống dưới có các lớp đất, chiều dày ít thay đổi:Lớp 1: Đất trồng trọt với chiều dày 0,5m

Lớp 2: Đất sét 4 với chiều dày 4m

Lớp 3: Đất sét pha 2 với chiều dày 5m

Lớp 4: Đất cát pha 3 với chiều sâu chưa

kết thúc trong phạm vi hố khoan sâu 30m

BẢNG CHỈ TIÊU CƠ LÝ VÀ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG CỦA CÁC LỚP ĐẤT

STT Lớp đất

Chiều dày (m)

 (kN/

m 3 )

 s (kN/

m 3 )

W (%)

c II kPa

E (kPa)

q c (kPa)

Lớp 3: Đất sét pha 2 với chiều dày 5m có độ sệt:

p L

Lớp 4: Đất cát pha 3 dày chưa kết thúc ở độ sâu 30m có độ sệt:

p L

Mực nước ngầm ở độ sâu 1,8 m kể từ mặt đất tự nhiên mực nước ngầm nằmkhá cao nhưng không có khả năng ăn mòn cấu kiện bê tông cốt thép.

2 THIẾT KẾ MÓNG D4 THEO 3 PHƯƠNG ÁN

và ngoài nhà chênh lệch nhau 0,4 m

2.2 Thiết kế móng M1 theo phương án móng đơn BTCT chôn nông trên nền thiên nhiên.

2.2.1 Chọn độ sâu chôn móng

Chọn độ sâu chôn móng h=1,5(m) đối với nền đất phía ngoài nhà, như vậy móng

đặt trong lớp đất thứ hai là sét 4, mực nước ngầm nằm dưới đáy móng

Như vậy móng đặt sâu trong lớp đất sét 4 một đoạn = 1 m

2.2.2 Xác định kích thước sơ bộ đáy móng

Ktc = 1 vì các chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo kết quả trực tiếp đối với đất.Tra bảng 3-2(HDĐANM)

h.QM

M  0  0 + eđc.Nđtc

Kiểm tra áp lực lên nền đất yếu:

Để đảm bảo cho nền đất dưới đáy móng ổn định và biến dạng trong giới hạn dẻo thì ta kiểm tra điều kiện:

Vậy thỏa mãn điều kiện áp lực lên nền đất yếu(sét 4)

2.2.4 Kiểm tra kích thước sơ bộ đáy móng theo TTGHII:

- Ứng suất bản thân tại đế móng:

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

 bt zi



vậy giới hạn nền đến tại điểm 14 ở độ sâu 7 (m) kể từ đế móng.

Độ lún (S) của nền xác định theo công thức:

Si =

i i

gl zi

gl zi i

i

gl zi

gl

zi

E

h)

(.,E

h)

.(

28

02

7 8 9 10 11 12 13 14 6*

bt zi gl

cos 0.00

177.76 27.1

173.63 32.68

166.27 34.388

132.79 38.658

96.63 42.928

68.93 47.198

50.85 51.468

38.37 55.738

29.63 60.288

23.375 64.838

19 69.388

15.753 73.938

13.175 78.488

11.11 83.038

9.576 87.588

8.31 92.138

0

(KPa) (KPa)

1

2

3

4 MNN

BIỂU ĐỒ ỨNG SUẤT GÂY LÚN

2.2.5 Tính toán độ bền và cấu tạo móng:

Trọng lượng của móng và đất trên các bậc móng không làm cho móng bị uốn

và không gây ra đâm thủng nên ta không kể đến

cos 0.00 cks:-0.4

2.3)Móng đơn bê tông cốt thép trên đệm cát:

2.3.1 Xác định kích thước sơ bộ đáy móng:

Dùng cát hạt thô vừa, đầm chặt vừa để làm đệm cát: Tra bảng TCXD

45-78(bảng 2.3)ta có cường độ tính toán của cát làm đệm: Ro=400Kpa, cường độnày ứng với b1=1m; h1=2m

Thiết kế móng đơn bêtông cốt thép trên nền đệm cát, chọn độ sâu chôn móng h=1,5m kể từ đáy móng đến lớp đất phía ngoài nhà, đất trong nhà chênh đất ngoài nhà 0,4m

Tải trọng tiêu chuẩn ở đỉnh móng:

h.QM

Thoả mãn điều kiện áp lực đáy móng

Kiểm tra điều kiện kinh tế:

Chọn chiều cao đệm cát hđ=1m Kiểm tra chiều cao hđ áp lực gây lún tại đáy đệm cát.

d

bt

z h h II

Như vậy chiều cao đệm cát đã thoả mãn điều kiện áp lực lên lớp đất (sét 4)

2.2.4, Kiểm tra kích thước sơ bộ đáy móng theo TTGHII:

Ứng suất gây lún tại đế móng:

bt h z

Ta thấy tại độ sâu 6,75m thì gl = 9,29 kPa < 0,1bt = 0,1.96,28 = 9,28kPaVậy giới hạn nền tại điểm 17

Tra bảng quy phạm với cát thô vừa chặt vừa được E=35000Kpa



(kPa)

bt zi

7 8 9 10 11 12 13 14 6*

227.93 33.1

222.69 34.6

174.06 39.1

126.12 43.6

112.43 45.1

89.61 47.622

65.97 51.505

49.69 55.348

41.69 57.91

38.33 59.281

30.195 63.294

24.54 67.507

20.33 75.733

17 79.846

14.3 83.959

12.33 88.072

10.71 92.185

9.29 96.28

(kPa)

BIỂU ĐỒ ỨNG SUẤT GÂY LÚN

Bề rộng đệm cát

bd = b + 2hd tg = 1,8 + 2.1,5.tg300 = 3,53m

chọn   300  chiều rộng đáy trên đệm cát:

btr = bd + 2hd tg = 3,53 + 2 1,5 tg300 = 5,26 m

- Chiều dài đáy đệm cát

ld = l + 2hd tg = 2,1 + 2 1,5 tg300 = 3,83m

Chiều dài đáy trên đệm cát: ltr = ld + 2hd tg = 3,83 + 2 1,5 tg300 = 5,56 m

2.3.5, Tính toán độ bền và cấu tạo móng:

cos 0.00

tt

Pc

P1tt tt

cos ks: 0.4

Khi tính toán độ bền ta phải dùng tổ hợp tải trọng bất lợi nhất

P P

diện đi qua chân cột.

* Mô men tương ứng với mặt ngàm I-I

2 2 max 1 2 2.526,59 313,324

tt tt I

2.4.1 Chọn loại kích thước cọc và phương án thi công:

Thiết kế móng cọc cho cột trục B nhà khung bê tông cốt thép tiết diện

cột:30x30cm cốt phía ngoài nhà thấp hơn trong nhà 0,4m Đáy đài đặt ở cốt 1,5m kể từ cốt ngoài nhà

-Tải trọng tính toán ở đỉnh đài

Chọn cọc BTCT chế tạo sẵn tiết diện (30x30)cm , bê

tông B25 thép dọc 416-CII cọc dài 10 m được nối từ 2 đoạn 5m ,phần cọc nguyên ngàm vào đài là 0,15m, phần râu thép đập đầu cọc 0,35m chân cọc cắm vào lớp 4 cát pha là 1,85m , cọc được hạ bằng phương pháp đóng , chiều cao đài giả thiết hd= 0,8m cốt đế đài đặt ở -1,9m so với cốt 0,00

Để nối các cọc lại với nhau ta dùng phương pháp hàn

hai đầu cọc lại với nhau bằng các tấm thép

Để nối cọc bằng biện pháp hàn, người ta hàn

1

4

2 3

5

2.4.3) Xác định sức chịu tải của cọc:

2.4.3.1 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc:

cos 0.00 cos ks: 0.4

1

2

3

4

2.4.3.2 Xác định sức chịu tải của cọc theo cường độ đất nền:

Chân cọc tỳ lên cát hạt nhỏ nên cọc làm việc theo sơ đồ cọc ma sát:

'

m=1- là hệ số làm việc của cọc trong đất

Cường độ tính toán của đất ở chân cột với độ sâu H =11m (tra bảng 6-2 )với cát hạt nhỏ có nội suy ta có: R=1602Kpa

Lớp đất

Chiềudày

phânlớp(hi)

F- Diện tích tiết diện ngang chân cọc

u- Chu vi chân cọc u=4.0,3=1,2m

Nsi- Chỉ số SPT của lớp đất rời thứ i có chiều dày tương ứng Lsi

tt tt

d sb SPT

I

II II

Diện tích thực tế của đế đài : b=1,5 m; l=1,5

Không phải kiểm tra theo điều kiện nhổ.

2.4.5, Kiểm tra nền móng cọc theo điều kiện biến dạng:

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

có mặt cắt là abcd như trên hình vẽ:

-Xác định trọng lượng của khối quy ước:

+ Trọng lượng khối quy ước kể từ đáy đài đến mặt đất:

tc

N1 = LM BM h tb = 3,5 2,8 1,5 20 = 294 kN

+ Trọng lượng của đất trừ đi trọng lượng của đất bị cọc chiếm chỗ trong phạm

vi từ đáy đài đến chân cọc:

Trọng lượng của khối quy ước:

tc tc

Điểm zi (m) 2zi/BM LM/BM K0

gl Zi

Vậy, gới hạn nền tại điểm 4

Độ lún được xác định theo công thức:

Độ lún lệch sẽ được kiểm tra khi thiết kế cho dãy trục khác

cos 0.00 cos ks: 0.4

77.23221.005

59.323228.711

44.409236.416

0123

4

2.4.6, Tính toán độ bền và cấu tạo đài cọc:

Dùng bê tông B15 cốt thép nhóm CII đài cọc có các thanh thép chờ để đổ cột Lớp bê tông lót dày 0,1m B7,5 cát vàng, đá 4x6

+ Xác định chiều cao đài theo điều kiện đâm thủng:

đứng của cột ta thấy thép nằm trùm ra ngoài trục các cọc Như vậy đài cọc không bị đâm thủng

+ Tính toán thép đặt cho đài cọc:

I I SI

II II SII

trong nhà và ngoài nhà chênh nhau 0,4 m

3.2,Chọn độ sâu chôn móng

Chọn độ sâu chôn móng h=1,5m đối với nền đất phía ngoài nhà.như vậy mong đặt

trong lớp đất thứ hai là sét pha 4,mực nước ngầm nằm ở đáy móng

Như vậy móng đặt sâu trong lớp đất sét 4 là 1m

3.3, Xác định kích thước sơ bộ đáy móng.

Ktc =1 vì các chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo kết quả trực tiếp đối với đất

0

0

MNN

  

tc

2 0

Điều kiện áp lực được thoả mãn, vậy kích thước móng(lxb)=(2x2,5)

3.4, Kiểm tra điều kiện áp lực lên lớp đất yếu.

Để đảm bảo cho mối quan hệ giữa ứng suất và biến dạng tại đỉnh lớp đất yếu

là tuyến tính cần kiểm tra điều kiện: gl y bt y

 K0 = 0,21587

gl z

y tc

K

m m

gl hy

z    

 = 55,738 + 38,2 = 93,938 kPa

Vậy đã thoả mản điều kiện áp lực lên nền đất yếu (nền đất sét 4)

3.5, Kiểm tra kích thước sơ bộ đáy móng theo TTGHII:

- Ứng suất bản thân tại đế móng:

Chia đất nền dưới đế móng thành các lớp phân tố có chiều dày hi  b/4 = 2/4 = 0,5m

zi+h σ

vậy giới hạn nền đến tại điểm 14 ở độ sâu 7(m) kể từ đế móng

Độ lún (S) của nền xác định theo công thức:



1 2 3 4 5 6

7 8 9 10 11 12 13 14 6*

bt zi gl zi

cos 0.00

177.76 27.1

173.63 32.68

166.27 34.388

132.79 38.658

96.63 42.928

68.93 47.198

50.85 51.468

38.37 55.738

29.63 60.288

23.375 64.838

19 69.388

15.753 73.938

13.175 78.488

11.11 83.038

9.576 87.588

8.31 92.138

0

(KPa) (KPa)

1

2

3

4 MNN

BIỂU ĐỒ ỨNG SUẤT GÂY LÚN - ỨNG SUẤT BẢN THÂN

2.2.5, Tính toán độ bền và cấu tạo móng:

Dùng bê tông B15, Rb= 8500(kPa), Rbt= 750(kPa)

Cốt thép CII, RS=280000(kPa)

Khi tính toán độ bền ta phải dùng tổ hợp tải trọng bất lợi nhất

Trọng lượng của móng và đất trên các bậc móng không làm cho móng bị uốn

và không gây ra đâm thủng nên ta không kể đến

Pmax=420,8 (KPa) ; Pmintt =-20,8 (KPa);

→ tính lại Pmintt =Pmintt +1,1.h cm d

II II

diện đi qua chân cột.

* Mô men tương ứng với mặt ngàm I-I

2 2 max 1 2 2.420,8 251,67

tt tt I