Đồ án thiết kế móng cọc trục 1-B, Công trình dùng làm ký túc xá cho sinh viên, kết cấu nhà khung BTCT toàn khối, tiết diện cột 600 x 600mm

PHẦN MÓNG Đề Tài : Thiết Kế Móng Cọc Trục 1-B GVHD: Khuất Văn Nội SVTH: Nguyễn Đăng Bằng 1 1: Đánh giá đặc điểm công trình + Tài Liệu Công Trình: -Công trình dùng làm ký túc xá cho sinh viên, kết cấu nhà khung BTCT toàn khối, tiết diện cột 600 x 600mm + Tài Liệu Địa Chất: - Tài liệu địa chất gồm 8 lớp được xác định theo phương pháp khoan kết hợp xuyên tĩnh, xuyên tiêu chuẩn SPT. Khu vực xây dựng có chiều dày từng lớp đất hầu như không thay đổi nhiều. + Các Lớp Đất Có Đặc Điểm Như Sau: - Lớp 1: Đất thổ nhưỡng - độ sâu lớp đất 0,3m - Lớp 2: Sét màu nâu– độ sâu lớp đất 4,7m - Lớp 3: Cát hạt mịn đến trung- độ sâu lớp đất 17,7m - Lớp 4: Sét màu xám đen- độ sâu lớp đất 7,1m - Lớp 5: Sét màu xám- độ sâu lớp đất 9,2m - Lớp 6: Cát hạt mịn - độ sâu lớp đất 1,8m - Lớp 7: Cát hạt trung - độ sâu lớp đất 2,2m - Lớp 8: Cát hạt trung - độ sâu lớp đất ngoài phạm vi khỏa sát Bảng 1 : Bảng chỉ tiêu cơ lý của đất Lớp đất Độ sâu đỉnh lớp (m) Độ sâu đáy lớp (m) γ w (g/cm 3 ) B C (kg/cm 2 ) ϕ độ Giá trị xuyên SPT E (kg/cm 2 ) 1. Lớp đất thổ nhưỡng 0 0.3 - - - - - - 2. Sét màu nâu, xám trạng thái dẻo cứng 0.3 5.0 1.75 0.37 0.207 10 o 5 3’ 9 100 3. Cát hạt mịn đến trung, màu xám trạng thái chặt vừa 5.0 22.7 1.85 - - 19 o 3 0’ 19 160 4. Sét màu xám đen, trạng thái dẻo chảy 22.7 29.8 1.71 0.83 0.047 5 o 02 ’ 4 41.4 5. Sét màu xám, trạng thái 29.8 39.0 1.88 0.28 0.210 12 o 5 3’ 10 165 2 dẻo cứng 6.Cát hạt mịn – trung, trạng thái chặt 39.0 40.8 1.88 - - 28 o 4 0’ 23 180 7.Cát hạt trung, trạng thái chặt 42.8 45.0 1.91 - - 30 o 1 0’ 48 220 8.Cát hạt trung, trạng thái chặt 45.0 - 1.91 - - 32 o 1 2’ >100 250 Sơ Đồ Mặt Bằng 9000 4000 9000 22000 580076006400 19800 9000 4000 9000 22000 580076006400 19800 1 2 3 4 1 2 3 4 A B C D A B C D M? T B? NG MÓNG TL: 1/100 500 500 2. ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT • Lớp đất số 1 Trên mặt là đất thổ nhưỡng: cát, sạn sỏi, có chiều dày trung bình 0,3m. lớp đất này sẽ được loại bỏ khi làm tầng hầm. • Lớp đất số 2 Lớp xám màu nâu, ở trạng thái dẻo cứng, khả năng chịu tải yếu, có chiều dày 4,7m. Lớp đất này không thể sử dụng để làm nền cho công trình. 3 • Lớp đất số 3 Lớp cát hạt mịn đến trung, trạng thái chặt vừa, khả năng chịu tải lớn, có chiều dày khá lớn (17,7 m), có thể xem xét để làm nền cho công trình. • Lớp đất số 4 Lớp sét màu xám đen, trạng thái dẻo chảy, khả năng chịu tải lớn, biến dạng lún nhỏ, chiều dày 7,1m, thích hợp để làm nền móng cho công trình • Lớp đất số 5 Lớp sét pha màu xám trắng, loang lỗ nâu đỏ, lẫn sạn cát mịn, ở trạng thái cứng. Lớp đất này có khả năng chịu tải lớn, chiều dày lớn, thích hợp làm nền cho công trình. • Lớp đất số 6 Lớp cát hạt mịn trung, ở trạng thái chặt. Lớp đất này có khả năng chịu tải lớn, chiều dày bé (1,8m), thích hợp làm nền cho công trình • Lớp đất số 7 Lớp cát hạt trung, ở trạng thái chặt. Lớp đất này có khả năng chịu tải lớn, chiều dày 2,2m, thích hợp làm nền cho công trình • Lớp đất số 8 Lớp cát hạt trung, ở trạng thái chặt. Lớp đất này có khả năng chịu tải lớn, chiều dày lớn, thích hợp làm nền cho công trình. Ð?t th? nhu? ng 0,3m Sét màu nâu 4,7m γ =1,75 g/cm2 300 1 2 3 4 5 Cát h?t m?n dày 17,7m γ =1,85 g/cm2 Sét màu xám den dày 7,1m γ =1,71 g/cm2 Sét màu xám dày 9,2m γ =1,88 g/cm2 Cát h?t m?n dày 1,8m γ =1,88 g/cm2 Cát h?t trung dày 1,8m γ =1,91 g/cm2 Cát h?t trung γ =1,91 g/cm2 6 7 8 47001770071009200180022001850 Trục Địa Chất ( gồm 8 lớp đất ) 4 3. LỰA CHỌN GIẢI PHÁP NỀN MÓNG Lớp đất số 1 và số 2 ngay dưới mặt đáy tầng hầm là đất yếu nên giải pháp sử dụng móng nông (băng hay bè trên nền thiên nhiên) cho công trình 12 tầng và có 1 tầng hầm là không khả thi. Do đó móng sâu (móng cọc) là giải pháp thích hợp. Các lớp đất 3, 4 và 5 có khả năng chịu tải khá, chiều dày lớn. Tuy nhiên do đó lớp đất số 3 có chiều dày lớn và có khả năng chịu tải tốt nên ta lựa chọn để đặt mũi cọc. Lớp đất thứ 6,7,8 chịu tải tốt nên thích hợp làm móng công trình. => Chọn lớp đất thứ 7 là lớp đất làm móng cho công trình. 4. PHƯƠNG ÁN MÓNG CỌC Nội Lực Tổ hợp N o tt (kN) M o tt (kN.m) Q o tt (kN) Tổ hợp 1 4439 127 2,13 Tải trọng tác dụng xuống móng M1 ( trục 1-B) 4.1.Chọn loại cọc, kích thước cọc và phương pháp thi công: Thiết kế móng cọc M1 của chung cư cao 12 tầng. Tiết diện cột là (0,6 x 0,6)m .Nền nhà cốt 0,00 m. Thiết kế mặt đài trùng với mép trên kết cấu sàn tầng hầm (tức là ở cốt -2,55m ) Móng cọc được thiết kế là móng cọc đài thấp vì vậy độ chôn sâu của đài phải thỏa điều kiện lực ngang tác động ở đáy công trình phải cân bằng với áp lực đất tác động lên đài cọc. Chọn chiều cao đài móng là h đ =1m. Chiều sâu đặt đáy đài tính từ cốt đất tự nhiên là -3,55m. Đáy đài đặt tại cốt –3,55m, dùng cọc dài 39m chia làm 3 đoạn mỗi đoạn dài 13m, tiết diện 0,5 x 0,5m, chiều dài đoạn cọc cắm vào lớp đất thứ 7 là 1,75m. Nối cọc bằng phương pháp hàn bản mã, bê tông cọc mác 250. Dùng cốt thép 4 16 φ nhóm A-II có R a = 280000 kPa Cọc được hạ xuống bằng búa Điêzen, không khoan dẫn.Vì móng chịu momen cũng khá lớn nên ta ngàm cọc vào đài bằng cách phá vỡ một phần bê tông đầu cọc cho trơ cốt thép dọc trên đoạn 20. = 20.16 = 320mm, lấy là 0,35m và ngàm thêm phần đầu cọc chưa bị phá bê tông vào đài một đoạn 0,15m 4.2. Xác định sức chịu tải của cọc đơn - Xức chịu tải của móng đơn theo vật liệu làm cọc: P v = ϕ(R b F b + R a F a ) ( với hệ số ϕ=1) Bê tông M250 có R b =R n = 11000 kPa Cốt thép A-II có R a = 280000 kPa F a(4 φ 16) = 8,04.10 -4 m → P v = 1( 11000.0,5.0,5+ 280000.8,04.10 -4 ) = 2975 kN 5 4.3. Xác định sức chịu tải của cọc theo kết quả xuyên tiêu chuẩn (SPT) - Tính sức chịu tải của cọc trong đất rời ( theo Mayerhof 1956) 1 . . (0,2 . . ) 3 a a p s s c Q N F N L C L d α π   = + +   Trong đó: N a = 48 – Chỉ số SPT của đất tại mũi cọc N s = 19+23+48 = 90 – Chỉ số SPT của các lớp đất cát xung quanh cọc L s = 21,25(m)– Chiều dài đoạn cọc nằm trong đất cát L c = 17,75(m)– Chiều dài đoạn cọc nằm trong đất sét C = 0,207+0,047+0,21=0,464– Lực dính không thoát nước của đất sét α =30 – Hệ số phụ thuộc vào biện pháp thi công cọc: 30 α = đối với cọc BTCT thi công bằng phương pháp đóng, 15 α = đối với cọc khoan nhồi d =0,5– Là đường kính cọc F P =0,5.0,5 = 0,25– Diện tích tiết diện ở đầu mũi cọc. => [ ] [ ] 1 30.48.0,25 (0,2.90.21,25 0,464.17,75)3,14.0,5 3 1 1 360 (382,5 8,236).1,57 .973, 45 324,48 3 3 a a Q Q KN = + + => = + + = = Sức chịu tải tính toán của cọc là: tt c p = min(P vl, Q a ) = Q a = 324,48 kN 4.4 .Xác định số lượng cọc và bố trí cọc trong móng Áp lực tính toán giả định tác dụng lên đáy đài do phản lực đầu cọc gây ra là: P tt = 2 ).3( d P tt c = 2 324,48 146 (3.0,5) = (kPa) Diện tích sơ bộ đáy đài là: F sb = mtb tt tt o hnP N γ − = 4439 65,37 146 1,1.20.3,55 = − m 2 Trọng lượng của đài và đất trên đài: tt sb N = n.F sb .h m .γ tb =1,1.65,37.3,55.20 = 5105 kN Lực dọc tính toán xác định đến cốt đáy đài là: N tt = tt sb tt o NN + =4439 + 5105 = 9544 kN Số lượng cọc sơ bộ là: n c = tt c tt P N = 9544 29 324,48 = cọc BÊN DƯỚI LÀ CÁNH E TÍNH THEO CÔNG THỨC CỦA Mayerhof 4.1.Chọn loại cọc, kích thước cọc và phương pháp thi công: Thiết kế móng cọc M1 của chung cư cao 12 tầng. Tiết diện cột là (0,6 x 0,6)m .Nền nhà cốt 0,00 m. Thiết kế mặt đài trùng với mép trên kết cấu sàn tầng hầm (tức là ở cốt -2,55m ) 6 Móng cọc được thiết kế là móng cọc đài thấp vì vậy độ chôn sâu của đài phải thỏa điều kiện lực ngang tác động ở đáy công trình phải cân bằng với áp lực đất tác động lên đài cọc. Chọn chiều cao đài móng là h đ =1m. Chiều sâu đặt đáy đài tính từ cốt đất tự nhiên là -3,55m. Đáy đài đặt tại cốt –3,55m, dùng cọc dài 39m chia làm 3 đoạn mỗi đoạn dài 13m, tiết diện 0,25 x 0,25m, chiều dài đoạn cọc cắm vào lớp đất thứ 7 là 1,75m. Nối cọc bằng phương pháp hàn bản mã, bê tông cọc mác 250. Dùng cốt thép 4 16 φ nhóm A-II có R a = 280000 kPa Cọc được hạ xuống bằng búa Điêzen, không khoan dẫn.Vì móng chịu momen cũng khá lớn nên ta ngàm cọc vào đài bằng cách phá vỡ một phần bê tông đầu cọc cho trơ cốt thép dọc trên đoạn 20. = 20.16 = 320mm, lấy là 0,35m và ngàm thêm phần đầu cọc chưa bị phá bê tông vào đài một đoạn 0,15m 4.2. Xác định sức chịu tải của cọc đơn - Xức chịu tải của móng đơn theo vật liệu làm cọc: P v = ϕ(R b F b + R a F a ) ( với hệ số ϕ=1) Bê tông M250 có R b =R n = 11000 kPa Cốt thép A-II có R a = 280000 kPa F a(4 φ 16) = 8,04.10 -4 m → P v = 1( 11000.0,25.0,25+ 280000.8,04.10 -4 ) = 912,6 kN 4.3. Xác định sức chịu tải của cọc theo kết quả xuyên tiêu chuẩn (SPT) - Tính sức chịu tải của cọc trong đất rời ( theo Mayerhof 1956) 1 2 . . . . u p tb s Q K N A K N A= + Trong đó: Q u – Sức chịu tải của cọc N – Chỉ số SPT trung bình trong khoảng 1d dưới mũi cọc và 4d trên mũi cọc ( d: là đường kính cọc ) A p – Diện tích tiết diện mũi cọc (m 2 ) N tb – Chỉ số SPT dọc thên cọc trong phạm vi lớp đất rời A s – Diện tích mặt bên cọc trong phạm vi lớp đất rời K 1 – Hệ số bằng 400 cho cọc đóng và 120 cho cọc khoan nhồi K 2 – Hệ số lấy bằng 2 cho cọc đóng và bằng 1 cho cọc khoan nhồi => Q 400.27.0,0625 2.18,83.0,25.0,25 677,35(KN) u = + = Sức chịu tải tính toán của cọc là: tt c p = min(P vl, Q u ) = Q u = 677,35 kN 4.4 .Xác định số lượng cọc và bố trí cọc trong móng Áp lực tính toán giả định tác dụng lên đáy đài do phản lực đầu cọc gây ra là: P tt = 2 ).3( d P tt c = 2 677,35 1204( ) (3.0,25) KPa = Diện tích sơ bộ đáy đài là: F sb = mtb tt tt o hnP N γ − = 2 4439 3,94( ) 1204 1,1.20.3,55 m= − 7 Trọng lượng của đài và đất trên đài: tt sb N = n.F sb .h m .γ tb =1,1.3,94.3,55.20 = 307,7 kN Lực dọc tính toán xác định đến cốt đáy đài là: N tt = tt sb tt o NN + =4439 + 307,7 = 4746,7 kN Số lượng cọc sơ bộ là: n c = tt c tt P N = 4746,7 7 677,35 = cọc => chọn n c = 7 cọc, vì móng chịu tải lệch tâm khá lớn. Bố trí các cọc trong móng như hình vẽ sau: 8 . PHẦN MÓNG Đề Tài : Thiết Kế Móng Cọc Trục 1-B GVHD: Khuất Văn Nội SVTH: Nguyễn Đăng Bằng 1 1: Đánh giá đặc điểm công trình + Tài Liệu Công Trình: -Công trình dùng làm ký túc x cho sinh viên,. sinh viên, kết cấu nhà khung BTCT toàn khối, tiết diện cột 600 x 600mm + Tài Liệu Địa Chất: - Tài liệu địa chất gồm 8 lớp được x c định theo phương pháp khoan kết hợp xuyên tĩnh, xuyên tiêu. xuống móng M1 ( trục 1-B) 4.1.Chọn loại cọc, kích thước cọc và phương pháp thi công: Thiết kế móng cọc M1 của chung cư cao 12 tầng. Tiết diện cột là (0,6 x 0,6)m .Nền nhà cốt 0,00 m. Thiết kế