Đồ án nền móng báo cáo

Bảng 11: Cường độ tính toán gốc của cốt thépLoại thép Cường độ chịu kéo R s =R sw kG/cm 2 II./ SƠ ĐỒ KẾT CẤU VÀ TỔ HỢP TẢI TRỌNG: Sơ đồ tính toán là khung phẳng nhiều nhịp, chân cột đượ

PHỤ LỤC

PHỤ LỤC: -trang 1 CHƯƠNG 1: SỐ LIỆU TÍNH TOÁN

I Tải trọng thiết kế -trang 2

II Số liệu địa chất công trình -trang 3

CHƯƠNG 2: TẢI TRỌNG TIÊU CHUẨN - TẢI TRỌNG THIẾT KẾ

I Tính toán tải trọng truyền xuống móng -trang 4

I.1 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm cột -trang 4I.2 Tải trọng tác dụng lên khung trục tính toán -trang 4

II Sơ đồ kết cấu và tổ hợp tải trọng -trang 9 III Kết quả nội lực -trang 9

CHƯƠNG 3: ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH VÀ PHƯƠNG ÁN NỀN MÓNG

I Tài liệu địa chất công trình -trang 12

I.1 Mô tả và đánh giá -trang 12I.2 Cột địa tầng -trang 12I.3 Chỉ tiêu cơ lý đất -trang 13I.4 Tính toán số liệu địa chất -trang 13

II Phân tích và chọn phương án móng -trang 14

II.1 Đánh giá sức chịu tải của đất nền -trang 14II.2 Phân tích và chọn phương án móng -trang 14II.2.1 Phương án móng đơn trên nền đất tự nhiên -trang 15II.2.2 Phương án móng băng trên nền đất tự nhiên -trang 15II.2.3 Phương án móng đơn trên nền gia cố cừ tràm -trang 16II.2.4 Phương án móng băng trên nền gia cố cừ tràm -trang 16II.2.5 Phương án móng tối ưu -trang 16II.2.5 Phương án móng cọc bêtông cốt thép -trang 17

A Kiểm tra sức chịu tải của cọc theo độ bền vật liệu -trang 17

B Kiểm tra sức chịu tải của cọc theo cường độ đất nền -trang 17

C Thiết kế móng E khung trục 6 -trang 18C.1 Tải trọng tính toán -trang 18C.2 Định sơ bộ tiết diện đài cọc -trang 18C.3 Định số lượng cọc -trang 19C.4 Bố trí cọc trên mặt bằng -trang 19C.5 Kiểm tra độ sâu chôn đài -trang 19C.6 Kiểm tra tải trọng công trình tác dụng lên cọc -trang 20C.7 Kiểm tra cường độ đất nền tại cọc -trang 20C.8 Kiểm tra độ lún dưới mũi cọc -trang 22

III Tính toán kết cấu cọc -trang 22

III.1 Theo điều kiện vận chuyển -trang 22III.2 Theo điều kiện thi công -trang 23III.3 Tính toán kết cấu đài cọc -trang 24III.4 Tính nội lực và bố trí thép cho đài cọc -trang 25

5 Sử dụng bê tông cấp độ bền B20 cho cả cột và dầm, với các thông số sau:

+ Cường độ chịu nén: R b =11.5 (MPa)≈11.5×105(kg/m2)

+ Cường độ chịu kéo: R bt =0.9 (MPa)≈0.9×105(kg/m2)

+ Modul đàn hồi: E b =27×10−3 (MPa)≈ 2700 (kg/m2)

II./ SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH:

1 Bề dày các lớp trong cột địa tầng:

Hình 2: Cột địa tầng đại diện

Bề dày (m) Loại địa chất công trình: 4

0.000mm -800mm

-2800mm

-28800mm

OHCHML

CL

CHƯƠNG 2TẢI TRỌNG TIÊU CHUẨN - TẢI TRỌNG THIẾT KẾ

I./ TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG TRUYỀN XUỐNG MÓNG:

I.1 CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN DẦM CỘT:

I.2 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG TRỤC TÍNH TOÁN:

I.2.1 Xác định tải truyền lên dầm:

Hình 3: Sơ đồ truyền tải từ sàn lên dầm.

a Tĩnh tải: bao gồm

Cấu tạo các lớp sàn:

+ Gạch Ceramic dày 1 cm: trọng lượng riêng 3300 (Kg/m3), n=1.1

+ Lớp vữa lót và trát dày 3.5 cm: trọng lượng riêng 1600(Kg/m3), n=1.2.+ Bản sàn bêtông cốt thép dày 10 cm: trọng lượng riêng 2500(Kg/m3), n=1.1

- Trọng lượng bản thân dầm g d : tiết diện các nhịp dầm 30x30cm

gd = b.(h - hs).n.γbt= 0.3(0.3 - 0.1)1.1x2500 = 165 (Kg/m)

Bảng 4: Tĩnh tải dầm của các tầng.

Tĩnh tải Tiết diện

(cm x cm) Hệ số vượt tải n Trọng lượng riêng bê tông (Kg/m 3 ) Tỉnh tải (Kg/m)

- Trọng lượng tường xây trên dầm g t :

gt = bt.ht.n γt = 0.1(3.3 - 0.3)1.1x1800 = 594 (Kg/m)

Bảng 5: Khối lượng tường theo TCVN 2737-1995.

Tường dày (mm) Khối lượng tường trên m 3 (Kg/m 3 )

* Tĩnh tải tập trung là trọng lượng bản thân cột tác dụng tại hai đầu nhịp, do hai

dầm vuông góc với nhịp gây ra

- Tĩnh tải gió: Theo TCXD 2737-1995: W=W0.k.c.n

Trong đó: W0 là tải trọng gió tiêu chuẩn: 95(Kg/m2)

k: hệ số thay đổi theo chiều cao

c: hệ số khí động - gió hút: 0.6; gió đẩy: 0.8 n: hệ số vượt tải 1.2

Gió đẩy (Kg/m 2 )

Giá trị trung bình gió đẩy (Kg/m 2 )

Gió hút (Kg/m 2 )

Giá trị trung bình gió hút (Kg/m 2 )

b Hoạt tải:

Tải trọng dầm do sàn truyền vào dầm từ hai phía dạng hình thang

Tải trọng tập trung tại nút do sàn truyền vào

I.2.2 Xác định lực tập trung tại các nút:

Bảng 7: Hoạt tải dầm của các tầng.

Tầng Hoạt tải tiêu chuẩn

Bảng 9: Hệ số vượt tải đối với các tải trọng do khối lượng kết cấu xây dựng

Bảng 11: Cường độ tính toán gốc của cốt thép

Loại thép Cường độ chịu kéo R s =R sw (kG/cm 2 )

II./ SƠ ĐỒ KẾT CẤU VÀ TỔ HỢP TẢI TRỌNG:

Sơ đồ tính toán là khung phẳng nhiều nhịp, chân cột được xem là ngàm.Với các trườnghợp tổ hợp tải trọng sau:

III./ KẾT QUẢ NỘI LỰC:

Sử dụng phần mềm giải kết cấu Sap2000 V9.03 ta giả được kết quả nội lực BAO như sau:

Hình 4: Biểu đồ môment M.

Hình 5: Biểu đồ lực cắt Q.

Hình 6: Biểu đồ lực dọc N.

Kết quả giải Sap từ các tổ hợp tải trọng có được giá trị các cặp nội lực nguy hiểm truyền xuống nền móng được cho trong bảng sau:

Bảng 12: Bảng giá trị các cặp nội lực nguy hiểm truyền xuống nền móng.

CHƯƠNG 3

I./ TÀI LIỆU ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH:

I.1 MÔ TẢ VÀ ĐÁNH GIÁ:

Theo tài liệu địa chất, khu vực xây dựng có các lớp đất như sau:

Bảng 13: Bề dày các lớp trong cột địa tầng

Bề dày (m) Loại địa chất công trình: 4

* Đánh giá địa chất công trình:

- Lớp OH: là lớp đất hữu cơ có tính dẻo từ trung bình đến cao, với bề dày là 0.8m 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 2.0m, 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 26m.

- Lớp CL: là lớp sét vô cơ có tính dẻo thấp, dày 18m.

- Lớp S-CL: là lớp cát pha sét hữu cơ có tính dẻo thấp, dày 4.0m.

- Lớp S: là lớp cát tự nhiên, dày 2.5m.

* Nhận xét: Địa chất khu vực này nhìn chung không tốt lắm, vì các lớp trên đều là những

lớp đất yếu, còn lớp đất tốt thì có bề dày tương đối mỏng

0.000mm -800mm -2800mm

-28800mm

OH CH ML

CL

I.3 CHỈ TIÊU CƠ LÝ ĐẤT:

I.4 TÍNH TOÁN SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT:

Dung trọng đẩy nổi của các lớp đất:

39

*01.01

*1

*69.2)

*01.01(

05.21

1169.21

*1

=+

−

=+

γγ

61

*01.01

*1

*68.2)

*01.01(

49.21

1168.21

*1

=+

−

=+

γγ

58

*01.01

*167.2)

*01.01(

56.21

1

*167.21

*1

=+

−

=+

γγ

* Lớp S-CL:

92.1

18

*01.01

*165.2)

*01.01(

63.11

1165.21

*1

=+

−

=+

γγ

* Lớp S:

95.1

25

*01.01

*

*66.2)

*01.01(

Dung trọng đẩy nổi: ( ) ( ) 0.61

705.11

1166.21

γγ

Bảng 15: Bảng kết quả tính toán số liệu địa chất.

II./ PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN NỀN MÓNG:

II.1 Đánh giá sức chịu tải đất nền ở độ sâu -1.5m:

+ h=1.5m là độ sâu chôn móng đã dự kiến

+γtb: trọng lượng riêng trung bình các lớp đất nằm trên đáy móng, lấy bằng 2.2T/m2+ 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 nằm dưới đáy móng

+ Với ϕ =150tra bảng tiêu chuẩn ta được các giá trị:

A=0.325; B=2.30; D=4.845; c=0.35Kg/cm2=3.5T/m2

+ Áp lực tiêu chuẩn của đất nền là:

 Rtc=1[(0.325x1+2.30x1.5)0.82+4.845x3.5]=20.1 T/m2

II.2 Phân tích và chọn phương án móng:

Đối với công trình này, tải trọng truyền xuống móng là khá lớn song sức chịu tảicủa đất nền ở lớp đất CH cũng khá lớn Ta có thể xét lần lượt các phương án móng đơn,móng băng, móng cọc xem phương án nào thỏa yêu cầu kỹ thuật và kinh tế ta sẽ chọnphương án đó

Giả sử chọn kết quả nội lực lớn nhất tại chân cột nào đó của khung trục sử dụng choviệc tính toán để khảo sát các phương án móng

II.2.1 Phương án móng đơn trên nền đất tự nhiên:

Chọn nội lực lớn nhất của trục nào đó cho việc tính toán:

Bảng 16: Bảng kết quả tính toán nội lực.

40.11015.1

R

N F

tb tc

F

- Ta có tỷ số giữa 2 cạnh của cột

14.0

4

c

b

l b

Điều kiện (*) thỏa Vậy phương án móng đơn trên nền đất tự nhiên là khả thi.

II.2.2 Phương án móng băng trên nền đất tự nhiên:

- Chiều dài móng băng được tính cho khung trục 6 từ cột trục A đến trục F: L=20.8m

- Vì nhịp không đều ta xác định kích thước móng băng theo tải trọng cục bộ

- Chiều rộng móng là nghiệm của phương trình :

b2+L b1 -L2= 0

- Với ϕ =150tra bảng ta được các giá trị:

M1=7.08; M2=14.93; M3=14.93; c=0.35Kg/cm2=3.5T/m2

m m

h M

C M

q M

82.1

5.12.293.1482.1

5.393.145.108.7

γ

m m

N M

L

tc

52.78782.1

9693.14

3

γα

2

52.787426.122

26.122

42

2 2

2 1

σ

Điều kiện (**) thỏa Vậy phương án móng băng trên nền đất tự nhiên khả thi.

II.2.3 Phương án móng đơn trên nền gia cố cừ tràm:

- Áp lực dưới đáy móng khi gia cố cừ tràm là R tc =8T/m2

- Chọn chiều sâu chôn móng h=1.5m, gia cố cừ 5 với cừ có đường kính gốc 80mm, ngọn 30-50mm, chiều dài làm việc cừ từ 4.5-5m

60 Xét toàn bộ móng đặt trên nền cừ tràm, xem móng và nền cừ tràm như một khốiđồng nhất, ứng suất truyền xuống tại cao trình mũi cừ tràm là:

+ Diện tích tối thiểu bố trí cừ tràm phải thỏa tải trọng công trình:

2

5.12.28

96

m x

h R

N F

tb tc

 Vậy phương án này không phù hợp.

II.2.4 Phương án móng băng trên nền gia cố cừ tràm:

- Chiều dài móng băng được tính cho khung trục 6 từ cột trục A đến trục F: L=20.8m

- Vì nhịp không đều ta xác định kích thước móng băng theo tải trọng cục bộ

- Ta xác định kích thước móng cục bộ tại A nếu thoả sẽ lấy kích thước móng này bốtrí cho toàn chiều dài móng băng

- Trục A có N0tc =96T

- Kích thước móng theo tải trọng cục bộ là:

m x

h R

L

N

b

tb tc

tc

67.5)5.12.28(6.3

96)

h=1.5m là độ sâu chôn móng

γtb =2.2T/m3: trọng lượng riêng trung bình của đất và móng

R tc =8T/m2: áp lực tiêu chuẩn của đất sau khi gia cố cừ tràm

 Ta thấy kích thước móng quá lớn so với khoảng giữa2 khung kế nhau Nên phương án này không phù hợp

II.2.5 Chọn phương án móng tối ưu:

Qua việc thiết kế sơ bộ ta đánh giá và chọn phương án móng như sau:

+ Về mặt kỹ thuật: móng xử lý trên nền thiên nhiên và nền gia cố cừ tràm đềukhông đảm bảo công trình ổn định

+ Về mặt kinh tế: ta chọn phương án móng cọc vì chỉ có phương án móng cọc đạtyêu cầu kỹ thuật so với các phương án thiết kế sơ bộ Mặt khác phương án móng cọcvừađảm bảo về mặt kỹ thuật tốt lại vừa kinh tế hơn một số phương án móng khác và làphương án hiện nay đang được sử dụng rộng rãi ở những nơi có nền đất yếu như ở khuvực đồng bằng sông Cửu Long.

Vậy ta chọn phương án móng cọc Bêtông cốt thép để thiết kế móng cho toàn bộ côngtrình Việc chọn phương án móng cọc bêtông cốt thép là phương án khả thi vì :

+ Tránh được sự ảnh hưởng của mực nước ngầm

+ Chiều dài và tiết diện cọc có thể chế tạo theo ý muốn

+ Thi công không gặp nhiều khó khăn

+ Đối với cọc ma sát thích hợp với địa chất vùng ĐB SCL

II.2.6 Phương án móng cọc bêtông cốt thép:

- Chiều dài cọc được tính toán và chọn như sau:

+ Tổng chiều dài cọc: 48m, chia 4 đoạn x 10m + 1 đoạn x 8m

+ Đáy đài dự kiến đặt tại cao trình -2.5m

+ Lớp vữa #75 dày 10cm

+ Lớp cát đệm dày 10cm

+ Chiều dài đoạn cọc neo vào đài cọc chọn là 10cm, thép cọc ngàm vào đài 50cm+ Chiều dài đoạn cọc được phá ra để lấy thép neo là 30φ.

- Từ tài liệu địa chất ta thấy nền móng dưới công trình tương đối tốt Bên dưới lớp

OH là lớp CH là lớp đất tốt dầy 2m, nhưng bên dưới là 2 lớp ML (26m) và CL (18m) đây

là 2 lớp đất có sức chịu tải yếu (Rtc=0.6 T/m2)

Do đó phải đưa tải trọng xuống lớp đất S-CL Lớp đất S-CL và lớp S ở phía dưới là

2 lớp đất tương đối tốt

A Xác định sức chịu tải của cọc theo độ bền vật liệu:

Cọc được xác định như thanh chịu nén đúng tâm và sức chịu tải của cọc được xác định theo công thức:

T F

R F R

P VL =ϕ( b b+ a a)=1(1150×0.09+2800×12.57×10− 4)=107.02

ϕ=1: hệ số uốn dọc (móng đài thấp).

2/

R b = : cường độ tính toán của bêtông có cấp độ bền B20

290030

F b = = : diện tích mặt cắt ngang của cọc.

2/

R a = ; cường độ tính toán của thép CII

257

F a = : diện tích tiết diện ngang của thép cọc.

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

Theo phương pháp thống kê công thức tính toán như sau:

+ m=1: hệ số điều kiện làm việc.

+α1 =α2 =α3 =1: hệ số xét đến ảnh hưởng của các phương pháp hạ cọc, ma sát

giữa đất và cọc và sự mở rộng chân cọc

+U i= 4x0.3=1.2m: chu vi cọc

+τi: Áp lực ma sát trung bình của lớp đất thứ i.

+l i: chiều dài ma sát cọc thứ i

+F i=0.09m2: diện tích tiết diện cọc

+R i: cường độ đất nền tại mũi cọc

- Cường độ ma sát của các lớp đất đi qua :

40.11015.1

78.715.1

26.315.1

0

⇒

C.2 Định sơ bộ tiết diện đài cọc:

- Áp lực tính toán giả định tác dụng lên đáy đài do phản lực đầu cọc gây ra:

2 2

)3.03(

75.62)

40.110

m h

n

N F

tb tt

R5 =520 /

2

/ 2

tt 0 110.40 9.38 119.78

- Số lượng cọc:

86.275.62

78.1195

d 3 0 3 0 9

3 = = ≤l c ≤6d =6x0.3=1.8m

- Khoảng cách từ tim cọc biên đến mép đài ≥ 0.7d=0.7x0.3= 0.21

- Chiều cao đài cọc chọn: h đ =1m

Hình 8: Bố trí cọc trên mặt bằng

 Vậy khoảng cách giữa hai cọc chọn là l c =1m và khoảng cách từ tim hàng cột biên

đến mép đài cọc chọn là a=0.2m

- Diện tích thực tế đáy đài: F=1.4x1.4=1.96m2

- Trọng lượng tính toán của đài và đất trên đài:

T nFh

tt 0 110.40 11.86 122.26

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

Tm h

Q M

M tt = 0tt + 0tt đ = 7 78 + 3 26 × 1 = 11 04Với h đ =1m: chiều cao đài cọc.

C.5 Kiểm tra độ sâu chôn đài:

- Điều kiện: h≥0.7h Min

- Ta có: h=2.5m: độ sâu chôn đài; b=1.4m

b

H tg

.1

151.12.0

=

ϕ : góc ma sát trong của đất từ đáy đài trở lên.

3/2

4.12.2

5.122

6.1545

C.6 Kiểm tra tải trọng công trình tác dụng lên cọc:

i Max

tt y c

tt

X

X M n

∑

∑

i Min

tt x c

tt Min

X

X M n

156.184

78.119

2

×

×+

=

P Min 26.85T

16

156.184

78.119

l F

P c = c cγtb =0.3×0.3×48×2.5×1.1=11.88

m

l c =48 : chiều dài cọc.

3/5

P , không cần kiểm tra điều kiện cọc nhổ

⇒ Như vậy thoả điều kiện cần kiểm tra.

C.7 Kiểm tra cường độ đất nền tại cọc:

- Kiểm tra nền theo điều kiện biến dạng

- Kiểm tra nền dưới đáy móng khối quy ước:

Góc truyền lực: 0 1.74250

4

97.6

h

h

ϕϕ

Tra bảng

- Ta có A= 2 4m

- Chiều rộng và chiều dài móng khối qui ước:

m tg

tg L A L

B qu = qu = +2 α =2.4+2×31 1.74250 =4.29

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

T hn

B L

N N

c tc tc tc

qu = 1 + 2 + =753.50

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

qu tc

tc 0 96 753.50 849.50

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

Tm h

Q M

M tc= 0tc + 0tc =6.67+2.83×31=94.40

- Độ lệch tâm:

m N

M

tc

11.050.849

40

11.061286.4

50.8496

L

e F

N

qu qu

11.061286.4

50.8496

L

e F

N

qu qu

.4

50.849

m T F

N qu

07

⇒ Thoả điều kiện cần kiểm tra.

C.8 Kiểm tra độ lún dưới mũi cọc:

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

gh S

S ≤ ; trong đó S gh =8cm: độ lún cho phép của móng (lấy theo TCXD 45-78)

- Tính lún theo phương pháp cộng lún từng lớp phân tố Độ lún cuối cùng đượcxác định theo công thức: S =∑S i ; trong đó h i: chiều cao lớp phân tố thứ i

- Ứng suất do trọng lượng bản thân đất:

=+

qL

M vc =0.043 2 =0.043×247.5×92 =862.04× =86204

kg

l a q

2

27.5863.15.247

.02630115

86204

2 2

61.126982.02100

86204

cm h

F a = a =

⇒

- Kiểm tra hàm lượng thép:

%40.0

%1002630

08.3

%1000

=

=

=

x bh

F achon

%11.5

%1002250

R

R

µµµ

- Tính thép đai:

Kiểm tra điều kiện: K1R k bh0 =0.6×9×30×26=4914Kg

K0R n bh0 =0.35×11.5×30×26=3139.50Kg

Q vc <K1R k bh0: bê tông đủ khả năng chịu cắt không cần tính cốt đai.

Q vc <K0R n bh0: bê tông không bị vở vì ứng suất chịu nén

 Vậy đặt cốt đai theo cấu tạo

III.2 THEO ĐIỀU KIỆN THI CÔNG:

Hình 10: Kết cấu cọc theo điều kiện thi công.

- Trong đó b=0.294L

- Tính nội lực khi thi công:

Kgcm Kgm

qL

- Thép dọc:

M=0.086qL2

172409

2 2

=

⇒γ

2 0

28.326963.02100

172409

cm h

R

M F

F achon

µ

OK Max

Min <µ <µ →

µ

III.3 TÍNH TOÁN KẾT CẤU ĐÀI CỌC:

Dùng bê tông cấp độ bền B20, thép nhóm CI

III.3.1 KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN CHỊU UỐN:

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

Ta có:

tr n

i b R

P L

h

4.0

P P

P Min tb Max tt tt tt

4.2

584.2872

0 0

0 0

3.011504.0

83.1198

.0

III.3.2 KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN CHỌC THỦNG:

- Kích thước đáy tháp chọc thủng với góc nghiên từ mép cột 450:

075

N cht ≤ k tb

x l b

U tr =( c+ c) 2= 0.3+1 2=2.6

m h

h l b

U d =( c+ c +2 0+2 0)×2=(0.3+1+0.75×2+0.75×2)×2=8.6

6.52

6.86.2

+

= tr d tb

U U b

T x

F N

N tt chth

4.2

584.287584

2 0

b

R k tb 0.75 90 5.6 0.75 283.575