Đồ Án Tốt Nghiệp Kĩ Sư Xây Dựng Phần Nền Móng

Lý thuyết đồ án tốt nghiệp phần nền móng bản mới nhất năm 2016 ,với những chỉ tiêu, tiêu chuẩn mới Theo phụ lục E trang 77 TCVN 103042014..đã thông qua ngon.Mặt bằng công trình nằm trong khu đất xây dựng không bị giới hạn bởi các công trình lân cận. Địa hình san lấp tương đối bằng phẳng, thụân lợi cho thiết kế và thi công. Nền công trình được tôn cao 0,45m so với cốt thiên nhiên. Sử dụng giáo trình hướng dẫn đồ án Nền và móng của trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội để có số liệu cụ thể đưa vào tính toán đồ án. Mặt bằng công trình nằm trong khu đất xây dựng không bị giới hạn bởi các công trình lân cận. Địa hình san lấp tương đối bằng phẳng, thụân lợi cho thiết kế và thi công. Nền công trình được tôn cao 0,45m so với cốt thiên nhiên. Sử dụng giáo trình hướng dẫn đồ án Nền và móng của trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội để có số liệu cụ thể đưa vào tính toán đồ án.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

KHOA TẠI CHỨC

PHẦN III: NỀN MÓNG

(15%)

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : TS: NGUYỄN NGỌC THANH

SINH VIÊN THỰC HIỆN : PHẠM VĂN HÀ

LỚP : TC11X-HD

NHIỆM VỤ:

+ ĐÁNH GIÁ ĐẶC ĐIỂM CÔNG TRÌNH + ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN ĐỊA TẦNG+ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP NỀN MÓNG+ THIẾT KẾ MÓNG M1-TRỤC C7+ THIẾT KẾ MÓNG M2-TRỤC D7

I ĐÁNH GIÁ ĐẶC ĐIỂM CÔNG TRÌNH.

- Tên công trình xây dựng:‘‘KÝ TÚC XÁ ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN’’

- Toà nhà cao 6 tầng có mặt bằng hình chữ nhật:

+ Chiều dài: 56,67m; Chiều rộng: 10,20m; Chiều cao: 21,60m

- Tầng 1: Làm phòng ở nội trú cho sinh viên và 2 nhà để xe

- Tầng 2,3,4,5,6: Làm phòng ở nội trú cho sinh viên

- Công trình có các mặt bằng tương đối giống nhau giữa các tầng, nằm chung trong

hệ kết cấu khung bêtông cốt thép chịu lực có tường chèn

- Mặt bằng công trình nằm trong khu đất xây dựng không bị giới hạn bởi các côngtrình lân cận Địa hình san lấp tương đối bằng phẳng, thụân lợi cho thiết kế và thi công

- Nền công trình được tôn cao 0,45m so với cốt thiên nhiên

- Sử dụng giáo trình hướng dẫn đồ án "Nền và móng" của trường Đại học KiếnTrúc Hà Nội để có số liệu cụ thể đưa vào tính toán đồ án

- Công trình là nhà 6 tầng khung BTCT có tường chèn, Theo phụ lục E trang 77TCVN 10304-2014 đối với nhà khung BTCT có tường chèn thì:

+ Độ lún tuyệt đối ghới hạn Sgh = 0,1 m

+ Độ lún lệch tương đối ghới hạn Sgh = 0,002

II ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH.

1 Địa tầng.

- Qua nhật ký hố khoan, tài liệu thí nghiệm đất và công tác chỉnh lý trong phòngcho phép chia đất trong phạm vi chiều sâu khảo sát ra thành các lớp sau:

- Từ trên xuống gồm các lớp đất có chiều dày ít thay đổi trong mặt bằng

+ Lớp bề mặt: Lớp đất đắp chủ yếu là sét và cát có chiều dày 0,70m

+ Lớp 6: Cát hạt thô có chiều sâu chưa kết thúc

- Theo điều tra mực nước ngầm tại vị trí xây dựng nhà xuất hiện ở độ sâu - 6m so với cốt thiên nhiên

3 Đánh giá trạng thái và tính chất xây dựng của đất nền.

- Với các lớp đất nằm dưới mực nước ngầm thì phải tính trọng lượng riêng đẩy nổi:     s n

26, 9 10

5, 60(kN / m )

e 1 2, 02+) Mô đun biến dạng: E = 1800 kPa < 5000 kPa  Đất yếu

- Lớp 2 : Lớp đất sét, có chiều dày 4m.

+) Độ sệt của đất:    

p L2

18,3

+) Trọng lượng riêng đẩy nổi:

26, 6 10

7, 87(kN / m )

e 1 1,11+) Mô đun biến dạng: E = 3500 kPa < 5000 kPa  Đất yếu

- Lớp 3: Lớp cát hạt mịn, có chiều dày 3m.

+) Hệ số rỗng :        



s 3

26, 9 10

9, 83(kN / m )

e 1 0, 72+) Mô đun biến dạng: E = 9500 kPa > 5000 kPa  Đất Trung bình

26, 6 10

7, 98(kN / m )

e 1 1, 08+) Mô đun biến dạng: E=3500 kPa < 5000 kPa  Đất yếu

- Lớp 5: Lớp cát hạt trung, có chiều dày 9m.

+) Hệ số rỗng :        



s 3

26, 9 10

10(kN / m )

e 1 0, 69+) Mô đun biến dạng: E = 25500 kPa > 5000 kPa  Đất tốt

- Lớp 6: Lớp cát hạt thô, có chiều dày chưa kết thúc.

+) Hệ số rỗng :        



s 3

26, 5 10

11, 07(kN / m )

e 1 0, 49 +) Mô đun biến dạng: E = 45500 kPa > 5000 kPa  Đất rất tốt

* Nước dưới đất

- Nước mặt: Do lớp đất lấp rỗng và rời rạc nên nước mặt xuất hiện khá sớm cách mặt đất tự nhiên 0,5m với nguồn cung cấp là nước mưa, nước thải ngấm xuống Đây là yếu tố ảnh hưởng nhiều đến quá trình thi công sau này

- Nước ngầm: Mực nước ngầm gặp ở độ sâu - 6m so với mặt đất tự nhiên (-6,45

so với cos 0,00)

TRỤ ĐỊA TẦNG ĐIỂN HÌNH

III LỰA CHỌN GIẢI PHÁP NỀN MÓNG:

1 Loại nền móng.

1.1 Đề xuất phương án, phân tích và lựa chọn.

- Căn cứ vào đặc điểm công trình là nhà 6 tầng có kết cấu chịu lực chính là hệkhung bê tông cốt thép kết hợp với sàn bê tông cốt thép đổ toàn khối Có lực dọc châncột tính toán lớn nhất là N0tt 1369,68kN Mặt khác, qua đánh giá tính chất của các lớpđất trong khu vực xây dựng công trình ta thấy các lớp đất ở phần trên khá yếu, kém ổnđịnh: lớp đất lấp dày 0,70m là lớp đất có tính chất kém ổn định, tiếp đến là lớp 1 (Đất sét

ở trạng thái chảy dày 6m có mô đun biến dạng rất nhỏ( E =1800kPa), sau đó lớp 2 cũng

là lớp đất yếu (Sét dẻo chảy dày 4m có (E =3500 kPa), lớp 3 và lớp 4 cũng là những lớpđất yếu có E lần lượt là 9500 kPa và 3500 kPa vì vậy phương án móng nông trên nền

thiên nhiên và phương án móng nông trên nền đệm cát không hợp lý (vì các lớp đất yếurất dày 16m) Ta thấy trong trụ địa tầng điển hình có lớp 5 và lớp 6 là lớp đất tốt đặcbiệt là lớp 6 (mô đun biến dạng (E=45500kPa) là lớp đất rất tốt Nên với quy mô và tải

trọng công trình giải pháp móng cọc là hợp lý hơn cả, móng cọc sẽ chịu được tải trọng

lớn, độ lún và chuyển vị nhỏ

- Ta chọn giải pháp móng cọc đài thấp Dùng cọc BTCT tiết diện 25x25cm, đàiđặt vào lớp 1, mũi cọc hạ sâu xuống lớp thứ 5 khoảng 1m3m Do công trình xây trongkhu vực có đông dân cư nên phương án thi công cọc bằng phương pháp ép

- Giằng móng có tác dụng liên kết các móng lại làm tăng độ cứng không gian chocông trình, đồng thời giảm bớt độ lún lệch giữa các móng

+ Chọn sơ bộ kích thước giằng móng theo công thức sau:

1 Tải trọng công trình tác dụng lên móng

- Nội lực tại chân cột trục D7 được lấy từ bảng tổ hợp nội lực của khung K2 do

ph n m m tính toán.ần mềm tính toán ềm tính toán

- Thiết kế móng cọc dưới cột trục C7 (móng giữa) của nhà khung bê tông cốt thép

có tường chèn Tiết diện cột 0,220,55m

- Cọc được hạ xuống bằng máy ép cọc không khoan dẫn

- Phần trên của cọc ngàm vào đài h

+ Chiều dài cọc cắm vào lớp cát hạt vừa là: 18,6 – 5,35 – 4 – 3 – 3 = 3,25 m

3.1 Tính toán kiểm tra khi cẩu lắp.

Sơ đồ tính khi cẩu lắp

Sơ đồ tính khi vận chuyển

- Trường hợp này cọc bị uốn, tải trọng lấy bằng trọng lượng bản thân cọc trên 1m chiều dài nhân với hệ số động lực 1,5

R h 28000 0,98 0,23

- Vậy cốt thép dọc chịu lực ta chọn 414 là thỏa mãn

4Ф14 Xác định sức chịu tải của cọc

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

b.Sức chịu tải của cọc theo đất nền:

+) Theo thống kê: Theo TCVN 10304-2014

cu c cq p p cf i i

R   q A u f lTrong đó:

- c=1: Hệ số đk làm việc của cọc trong đất

Bảng tính toán theo tính chất cơ lý

Loại đất Trạng thái STT lớp Chiều dàyl m i 

Độ sâu

 i

+ qp: Cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc

+ qp= 300N =300×25= 7500 (kPa) mũi cọc đóng nằm trong lớp đất cát có tình rời

+ Ab= 0,25×0,25 = 0,625 m

2.+ u = 4×0,25 = 1 m.

-Cát hạt trung (5) 3,25 25 - - - 83,33 270,82+ αp: Hệ số điều chỉnh của móng cọc.

u p

5 Xác định số lượng cọc và bố trí cọc trong đài.

+ Áp lực tính toán giả định tác dụng lên đế đài do phản lực đầu cọc gây ra là

+ Số lượng cọc sơ bộ là:

[ ]

tt

N n

5.1 Chọn sơ bộ chiều cao đài cọc:

Chiều cao đài hđ được chọn theo điều kiện chống chọc thủng Chọn sơ bộ hđ từđiều kiện đáy tháp chọc thủng vừa trùm hết cạnh ngoài các cọc biên Khi đó phản lựccác cọc đều nằm trong đáy tháp chọc thủng, lực chọc thủng = 0  chiều cao đài thoảmãn

MINH HỌA XÁC ĐỊNH CHIỀU CAO ĐÀI MÓNG

- Khi đáy tháp chọc thủng trùm hết cạnh ngoài các cọc biên theo cạnh dài có:

- Chiều cao đài kể đến phần cọc ngàm vào đài: hđ = h0 + h1 = 0,6 + 0,10 = 0,70 m

- Với h1 là chiều sâu cọc ngàm vào đài => Chọn chiều cao đài hđ =0,8m

5.2 Kiểm tra điều kiện lực max truyền xuống cọc dãy biên :

- Mô men tính toán xác định tương ứng với trọng tâm diện tích tiết diện các cọc tại đế đài: M = M + Q h = 173, 408 + 61,551 0,8 = 222,65(tt tt0 tt0 d  kNm)

- Lực truyền xuống các cọc dãy biên là

y max tt

2 c

i i=1 max

- Trọng lượng tính toán của cọc kể từ đáy đài: Pc = n.Acọc.cọc.Lc

+ Một phần cọc trên mực nước ngầm có chiều dài: 4,65m c = 25 kN/m3

P = 1,1 0,25 0,25 4,65 25 = 7,99(c1     kN)

+ Một phần cọc dưới mực nước ngầm có chiều dài: 13,95m c = 15 kN/m3

P = 1,1 0,25 0,25 15 13,95 14,38(c2      kN)

Pmaxtt + Pc1P = 345,82c2 7,99 14,38 = 368,19( kN) < P = 400,24(ctt kN)

*Kết luận: Thoả mãn điều kiện lực max truyền xuống cọc dãy biên

Pmintt = 197,390(kN) Không phải kiểm tra theo điều kiện chống nhổ

5.3 Kiểm tra điều kiện kinh tế :

1P

n

 Thỏa mãn điều kiện về kinh tế

6 Kiểm tra nền móng cọc theo TTGH 2.

6.1 Kiểm tra điều kiện áp lực ở đáy móng quy ước:

i tb

h h

tb

 là góc ma sát trong trung bình của các lớp đất mà cọc xuyên qua

- Khối ABCD được xem là khối móng qui ước.

- Kích thước đáy khối quy ước:

 Chiều dài của đáy khối quy ước:

Lqư = L + 2.Hc.tan = (2×0,75 + 0,20) + 2×18,6×tan3,930= 4Ф14 ,26 m

 Bề rộng của đáy khối quy ước:

Bqư =B + 2.HC.tan = (0,75 + 0,20) + 2×18,6×tan3,930= 3,51 m

 Xác định trọng lượng của khối móng quy ước:

+Chiều cao khối móng quy ước (tính đến cốt +0.00):

Với ktc = 1: Vì chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo kết quả thí nghiệm trực tiếp

m1=1,4: Do nền đất dưới đáy khối móng qui ước là cát hạt vừa no nước (Bảngtrang 28 Giáo trình nền và móng)

m2=1: Công trình có sơ đồ kết cấu mềm (không có khả năng đặc biệt để chịu nộilực thêm gây ra bởi biến dạng của nền)

Đất tại đáy khối móng quy ước là cát hạt trung có II = 270

6.2 Kiểm tra điều kiện biến dạng:

- Tính toán độ lún của nền theo quan niệm nền biến dạng tuyến tính Trường hợpnày đất nền từ chân cọc trở xuống có chiều dày khá lớn, đáy của khối qui ước diện tích

bé nên ta dùng mô hình nền là nửa không gian biến dạng tuyến tính để tính toán

- Xác định ứng suất bản thân tại đáy khối móng quy ước: .

M

bt

 Vớil i  H M: kể từ cos 0.00



1,8 16,5 5,35 16,5 0,7 5,6 4 7,87 3 9,83 3 7,98 3,25 10239,31

==> Nên ta cần phải tính lún tại đáy khối móng quy ước.

Chia nền dưới đáy móng thành các lớp phân tố có chiều dày:

hi ≤ Bqu/4 = 3,51 / 4 = 0,88 m

Chọn hi = 0,78 m và lập bảng tính như sau:

h S

Điểm Độ sâuZ (m) 2z/Bqu Lqu/Bqu Koi

σgl

zi =

k0.87,55(kN)

Biểu đồ ứng suất gây lún và ứng suất bản thân

7 Tính toán độ bền và cấu tạo đài cọc.

- Chọn vật liệu cho đài cọc:

+ Bê tông B20: Rb = 11500kPa; Rbt = 900 kPa; Thép nhóm CII có: Rs = 280000 kPa+ Dùng lớp bê tông B75 lót móng và mở rộng ra 2 phía móng là 10cm.

+ Chiều cao làm việc của bê tông đài móng: h0 h d  0,1 0,8 0,1 0,7   m

8 Kiểm tra chiều cao của đài theo điều kiện đâm thủng:

a, Kiểm tra chọc thủng của cột đối với đài do các cọc P 1,2,4Ф14 ,5,6 gây ra:

0,250,25 0,22

9 Tính toán mômen và bố trí cốt thép cho đài cọc:

- Chiều cao làm việc của bê tông đài móng: h0 h d  0,1 0,8 0,1 0,7   m

Mômen tương ứng với mặt ngàm I – I :

Tra bảng 2.18 trang 103 giáo trình nền móng: => ξ = 0,05

Diện tích cốt thép chịu mô men MI:

0 0,05 11500 1,15 0,7

1,653.10 16,53280000

b s

Khoảng cách giữ tim các cốt thép:

Yêu cầu cấu tạo: 100mm a 200mm  TM

==> Vậy: ta chọn thép 7Ф18a170mm có chiều dài mỗi thanh là 1,83 m và khoảngcách giữa 2 trục cốt thép là 17 cm, cốt thép nhóm CII được bố trí như hình vẽ

- Mômen tương ứng với mặt ngàm II – II:

Tra bảng 2.18 trang 103 giáo trình nền móng: => ξ = 0,02

Diện tích cốt thép chịu mô men MI:

0 0,02 11500 1,9 0,7

1,093.10 10,93280000

b s

Yêu cầu cấu tạo: 100mm a 200mm  TM

==> Vậy: ta chọn thép 11Ф12a180mm có chiều dài mỗi thanh là 1,08 m và khoảngcách giữa 2 trục cốt thép là 18 cm, cốt thép nhóm CII được bố trí như hình vẽ

Vậy ta bố trí :

+ 7Ф18a170mm phía trên theo phương song song với cạnh dài của cột

+ 11Ф12a180mm phía dưới theo phương song song với cạnh ngắn của cột

V THIẾT KẾ MÓNG M2 CỘT TRỤC D7.

1 Tải trọng công trình tác dụng lên móng

- Nội lực tại chân cột trục D7 được lấy từ bảng tổ hợp nội lực của khung K2 do

ph n m m tính toán.ần mềm tính toán ềm tính toán

- Thiết kế móng cọc dưới cột trục D (móng biên) của nhà khung bê tông cốt thép

có tường chèn Tiết diện cột 0,220,35m Tải trọng thiết kế ở đỉnh móng đã cho

2 Xác định số lượng cọc và bố trí cọc trong đài.

- áp lực tính toán giả định tác dụng lên đế đài do phản lực đầu cọc gây ra là

- Diện tích sơ bộ đế đài là:

tt

2 0

[ ]

tt

N n

P





+ Trong đó: β là hệ số kể đến ảnh hưởng của mômen và lực ngang,

MẶT BẰNG BỐ TRÍ ĐÀI CỌC

5.1 Chọn sơ bộ chiều cao đài cọc:

- Chiều cao đài hđ được chọn theo điều kiện chống chọc thủng Chọn sơ bộ h

đ từđiều kiện đáy tháp chọc thủng vừa trùm hết cạnh ngoài các cọc biên Khi đó phản lựccác cọc đều nằm trong đáy tháp chọc thủng, lực chọc thủng = 0  chiều cao đài thoảmãn

MINH HỌA XÁC ĐỊNH CHIỀU CAO ĐÀI MÓNG

- Khi đáy tháp chọc thủng trùm hết cạnh ngoài các cọc biên theo cạnh dài có:

5.2 Kiểm tra điều kiện lực max truyền xuống cọc dãy biên :

y max tt

2 c

i i=1 max

tt

tt max tt min

tt max mintb

M xN

kN

- Trọng lượng tính toán của cọc kể từ đáy đài: Pc = n.Acọc.cọc.Lc

+ Một phần cọc trên mực nước ngầm có chiều dài: 4,65m c = 25 kN/m3

P = 1,1 0,25 0,25 4,65 25 = 7,99(c1     kN)

+ Một phần cọc dưới mực nước ngầm có chiều dài: 13,95m c = 15 kN/m3

P = 1,1 0,25 0,25 15 13,95 14,39(c2      kN)

Pmaxtt + Pc1P = 305,25c2 7,99 14,39 = 327,63( kN) < P = 400,24(ctt kN)

*Kết luận: Thoả mãn điều kiện lực max truyền xuống cọc dãy biên

Pmintt = 214,700(kN) Không phải kiểm tra theo điều kiện chống nhổ

5.3 Kiểm tra điều kiện kinh tế :

1P

n

 Thỏa mãn điều kiện về kinh tế

6 Kiểm tra nền móng cọc theo TTGH 2.

6.1 Kiểm tra điều kiện áp lực ở đáy móng quy ước:

i tb

h h

tb

 là góc ma sát trong trung bình của các lớp đất mà cọc xuyên qua

- Khối ABCD được xem là khối móng qui ước.

- Kích thước đáy khối quy ước:

 Chiều dài của đáy khối quy ước:

Lqư = L + 2.Hc.tan = (0,75 + 0,20) + 2×18,6×tan3,930= 3,51 m

 Bề rộng của đáy khối quy ước:

Bqư =B + 2.HC.tan = (0,75 + 0,20) + 2×18,6×tan3,930= 3,51 m

 Xác định trọng lượng của khối móng quy ước:

+ Chiều cao khối móng quy ước (tính đến cốt +0.00):

+ Tải trọng tiêu chuẩn tại đáy khối móng quy ước:

Với ktc = 1: Vì chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo kết quả thí nghiệm trực tiếp

m1=1,4: Do nền đất dưới đáy khối móng qui ước là cát hạt vừa no nước (Bảngtrang 28 Giáo trình nền và móng)

m2=1: Công trình có sơ đồ kết cấu mềm (không có khả năng đặc biệt để chịu nộilực thêm gây ra bởi biến dạng của nền)

Đất tại đáy khối móng quy ước là cát hạt trung có II = 270

 A = 0,91; B = 4,65; D = 7,15; cII = 0

Trị tính toán thứ hai của đất ngay dưới đáy móng quy ước(nằm dưới MNN)

Hm.II =  bt

z=20,40m = =1,575 16,5 5,35 16,5 0,7 5,6 4 7,87 3 9,83 3 7,98 3, 25 10             =234,01kN

 Thoả mãn điều kiện áp lực dưới đáy móng quy ước

6.2 Kiểm tra điều kiện biến dạng:

- Tính toán độ lún của nền theo quan niệm nền biến dạng tuyến tính Trường hợpnày đất nền từ chân cọc trở xuống có chiều dày khá lớn, đáy của khối qui ước diện tích

bé nên ta dùng mô hình nền là nửa không gian biến dạng tuyến tính để tính toán

+ ứng suất bản thân tại đáy khối móng qui ước

20,40 1,575 16,5 5,35 16,5 0,7 5,6 4 7,87 3 9,83 3 7,98 3, 25 10234,01

- Chia nền đất dưới móng quy ước thành các lớp phân tố có chiều dày:

hi  Bqu/4 = 3,51/4 = 0,88m và đảm bảo mỗi lớp chia ra là đồng nhất

- Gọi z là độ sâu kể từ đáy móng quy ước thì ứng suất gây lún ở độ sâu zi :

+ Tại độ sâu z = 2,64m kể từ đáy móng quy ước có:

z=4 mgl 36, 06kN/m < 0,2.2 z=4 mbt 0,2 260, 41 52, 08kN/m  2

 Lấy giới hạn tầng chịu nén là 2,64m kể từ đáy móng quy ước

+ Độ lún của móng xác định theo công thức:

* Kết luận: Thoả mãn điều kiện độ lún tuyệt đối giới hạn

* Kiểm tra lún lệch tương đối: