đồ án nền móng, móng cọc 1

= k : hệ số tỷ lệ tính bằng kN/m4 được lấy phụ thuộc vào loại đất bao quanh cọc theo bảng A.1 E là môđun đàn hồi của vật liệu làm cọc, tính bằng kPa.. I là mômen quán tính của tiết di

PHẦN I : THIẾT KẾ MÓNG BĂNG

1) THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT 11A: Mực nước ngầm ở độ sâu 9m so với mặt đất tự nhiên

-Lớp 1a: Lớp cát san lấp dày 1.04m Có γ = 18 kN/m3

-Lớp 1: Sét pha màu xám nâu trạng thái dẻo cứng với các tính chất cơ lý đặc trưng như sau:

-Lớp 3: Sét màu xám trắng nâu đỏ, trạng thái nửa cứng- cứng với các tính chất cơ lý đặc trưng sau: +Chiều dày lớp : h = 6,7m

HÌNH TRỤ HỐ KHOAN BH3

2) THIẾT KẾ MÓNG BĂNG

2.1) SƠ ĐỒ MÓNG BĂNG VÀ SỐ LIỆU TÍNH TOÁN

Số liệu tính toán móng băng theo bảng sau:

Đoạn consold: Lx =( ) L1 = (

)x7 = (0.875-1.75)m

 Chọn Lx = 1m

2.2) CHỌN VẬT LIỆU LÀM MÓNG:

-Móng được đúc bằng bêtông có B.25 (M300) có:

+ Cường độ chịu nén của bêtông : Rb= 14,5MPa

+ Cường độ chịu kéo của bêtông : Rbt= 1,05MPa

+ Mođun đàn hồi: Eb =3x107 kN/m2

- Cốt thép trong móng dùng loại CII, có cường độ chịu kéo Rs=280MPa, Rsw=225MPa

-Hệ số vượt tải: n=1.15

- Dung trọng riêng giữa phần bêtông và đất: γtb=22kN/m3

2.3) CHỌN CHIỀU SÂU CHÔN MÓNG:

-Đáy móng nên đặt trên lớp đất tốt, tránh đặt trên rễ cây hoặc lớp đất mới lắp, lớp đất quá yếu

-Chiều sâu chôn móng : Df= 2m

2.4) XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC SƠ BỘ MÓNG BĂNG (BxL):

- Tổng chiều dài móng bang là:

L=2Lx + L1 + L2 + L3 + L4 = 2x1 + 7 + 4 + 6 + 6,5 = 25,5m

2.4.1) XÁC ĐỊNH SƠ BỘ BỀ RỘNG MÓNG B:

-Chọn sơ bộ bề rộng móng: B = 1m

-Các chỉ tiêu cơ lý của lớp đất như sau:

+ Chiều sâu chôn móng : Df= 2m

+ H ( chiều cao mực nước ngầm) = 9m

+ Dung trọng lớp đất cát san lắp : γ=18 kN/m3

+ Dung trọng của lớp đất thứ 1 ( trên MNN): γ=20,3 kN/m3

+Chiều cao của lớp đất thứ 1 : h1=3m

+ Dung trọng của lớp đất thứ 2 ( trên MNN): γ=20,4 kN/ m3

+Chiều cao của lớp đất thứ 2 : h2=1,3m

+ Dung trọng của lớp đất thứ 3 ( trên MNN): γ=20 kN/m3 ,Dưới MNN: γ’=10,2 kN/m3

+Chiều cao của lớp đất thứ 3 : h3=6,7m

-Với góc nội ma sát φ = 12o ( lớp đất nằm dưới đáy móng )

Tra bảng ta có được các giá trị như sau:

A=0,23 ; B= 1,94 ; D= 4,42

2.4.2) ĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH CỦA NỀN ĐẤT DƯỚI ĐÁY MÓNG:

-Khoảng cách từ điểm đặt lực lên trọng tâm đáy móng:

Ptctb =

= 149,8 kN/m2 + Ptcmax = 161,6 kN/m2 1,2Rtc

= 1,2x165,7 = 198,84 kN/m2+ Ptcmin = 138 kN/m2 0

+ Ptctb = 149,8 kN/m2 Rtc

= 165,2 kN/m2

2.4.3) ĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH TẠI TÂM ĐÁY MÓNG ( ĐIỀU KIỆN LÚN):

- Để xác định ứng suất gây lún tại tâm đáy móng ta có :

ᵟgl=

+ (γtb - γđất).Df =

+ (22 – 20,3).2= 109,2 ( kN/m

2)

- Ở lớp phân tố thứ 14 Ta có có: ᵟTLBT ≥ 5 ᵟgl

= 5,07≥ 5 ( Thỏa điều kiện)  Vậy ta ngừng tính lún

- Vậy độ lún ổn định tại tâm của móng:

S = ∑Si = 6 (cm) < [S] = 8 (cm)

Vậy ta có bài toán thỏa mãn điều kiện về độ lún

2.5) CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN NGANG:

+ k : hệ số kể đến ảnh hưởng của moment ( k = 1,1 1,5)

+ Nttmax : Lực dọc lớn nhất tại chân cột ( kN)

+Rb :Cường độ tính toán của bêtông Rb= 14,5MPa

2.5.2) XÁC ĐỊNH CHIỀU CAO CỦA MÓNG:

- Chiều cao dầm móng: hd = (

)x Limax = (

 Chọn hd = 0,8m

-Chọn bề rộng dầm móng: bd = ( )x hd = ( )x0,8 =(0,2 0,4)

 Chọn bd = 0,3m -Chọn chiều cao bản móng hb= 0,2m

-Chọn chiều cao của cánh móng : ha= 0,2m

-Chọn chiều dày lớp bêtông bảo vệ đáy móng: a= 0,07m

2.6)KIỂM TRA XUYÊN THỦNG CHO ĐÀI MÓNG:

- Do ta đã chọn chiều cao dầm móng sơ bộ, nên ở phần này ta kiểm tra điều kiện xuyên thủng như sau: + Ta có hd = 0,8(m) ; abv = 0,07(m)

ho= hd - abv = 0,8 – 0,07 = 0,73(m) = 73 (cm)

+ Pxt = Max( Ntt) = 820,05 (kN)

+ Pcx = 0,75xRbtx[2x(hc + 0,5ho) + (bc + ho)]xho = 0,75x1050x[2x(0,3+0,5x0,73)+(0,3+0,73)]x0,73

= 1357 (kN)

Pxt < Pcx  Vậy thỏa điều kiện chống xuyên thủng

2.7)XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TRONG DẦM MÓNG BĂNG:

-Hệ số nền : ᵟ z =

=

= 3640 ( kN/m

3)

- Quy đổi tiết diện móng băng về tiết diện chữ nhật tương đương Đầu tiên ta chia nhỏ tiết diện móng thành các tiết diện nhỏ như hình vẽ:

-Chọn trục x nằm tại đáy móng, trục y là trục đối xứng của tiết diện

I2=

2 = 58688 (cm4)

- Moment quán tính của tiết diện móng băng:

- Tính độ cứng của các lò xo:

+ Lò xo số 1, 103 : k =

x1,2x3640 = 546 (kN/m3) + Lò xo số 2, 102 : k = 0,25x1,2x3640 = 1092 (kN/m3)

Nhập dữ liệu vào SAP2000, giải và xuất nội lực, ta đƣợc biểu đồ momen và lực cắt như

sau:

BIỂU ĐỒ MOMENT (kN.m)

BIỂU ĐỒ LỰC CẮT (kN)

bố Ф10a200

PHẦN II : THIẾT KẾ MÓNG CỌC

3 THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT 11B: Mực nước ngầm ở độ sâu 9,2m so với mặt đất tự nhiên

-Lớp 1a: Lớp cát san lấp dày 1.07m Có γ = 18 kN/m3

-Lớp 1: Sét pha màu xám nâu trạng thái dẻo cứng với các tính chất cơ lý đặc trưng như sau:

-Lớp 3: Sét màu xám trắng nâu đỏ, trạng thái rất cứng với các tính chất cơ lý đặc trưng sau:

-Lớp 4: Sét pha màu xám xanh nâu vàng, trạng thái dẻo cứng với các tính chất cơ lý đặc trưng sau: +Chiều dày lớp : h = 1,4m

+Độ ẩm : W = 18,62%

+Dung trọng tự nhiên : γ = 20,6 kN/m3

+Dung trọng đẩy nổi : γ’ = 11 kN/m3

+Góc ma sát trong : φ = 13o

+Lực dính đơn vị : c = 16,3 kN/m2

-Lớp 5: Sét pha màu xám nâu vàng nâu hồng, trạng thái chắt vừa với các tính chất cơ lý đặc trưng sau: +Chiều dày lớp : h = 27,6m

Mặt cắt địa chất 11B

Áp lực nén P(kPa) 0 100 200 400 800 1200

Hệ số rỗng e 0.406 0.392 0.387 0.382 0.373 0.361

4 SỐ LIỆU TẢI TRỌNG:

5.1 CHỌN THÔNG SỐ BAN ĐẦU:

5.1.1 CHỌN CHIỀU SÂU CHÔN ĐÀI MÓNG:

- Chọn chiều sâu chôn đài móng : Df = 2m

5.1.2 CHỌN THÔNG SỐ CHO CỌC:

Chọn vật liệu làm cọc:

+ Chọn hệ số điều kiện làm việc của bê tông : γb = 0,9

chịu kéo của bê tong Rbt = 1,05 MPa

+ Mođun đàn hồi: E = 27x103

MPa = 2,7x107 kN/m2+ Cốt thép trong móng loại CIII có cường độ chịu kéo cốt thép dọc : Rs = 365 MPa

+ Cốt thép trong móng loại CI có cường độ chịu kéo cốt đai : Rs = 225 MPa

+ Hệ số độ tin cậy: n = 1,15

+ Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ cọc: abv = 2,5 (cm)

ở lớp đất tốt (có NSPT 10) bắt đầu ổn định ở độ sâu 24m.(thuộc lớp đất thứ 5) và yêu cầu mũi cọc phải cắm vào lớp đất tốt một đoạn n 2m.Do đó ta chọn sơ bộ chiều dài cọc 26m (chọn 3 cọc: 2 cọc 9m và 1 cọc 8m) Vậy chiều dài đoạn cọc tính sức chịu tải lên đáy đài là 25,3m

- Chọn tiết diện cọc:

+ Chọn cọc hình vuông tiết diện : 0,35x0,35(m)

+ Diện tích tiết diện ngang của cọc: Ap = 0,352 = 0,1225 (m2)

+ Chu vi tiết diện ngang cọc: u = 4x0,35 = 1,4(m)

+ Bê tông B.20 có : Rb = 14,5 MPa = 14500 (kN/m2), Rbt = 1,05 MPa = 1050 (kN/m2)

+ Cao trình đáy đài : -2m

6 XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC:

6.1 SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO VẬT LIỆU:

*Theo TCVN 10304-2014

Rc(a)VL = φ.( γcb γcb’ Rb.Ab + Rs.As)

Trong đó:

+ As=8,04.10-4 (m2) : diện tích ngang của cốt thép dọc trong cọc

+ Ab= Ap - As = 0,1225 - 8,04.10-4 = 0,122 (m2) : diện tích tiết diện ngang của bêtông trong cọc + Rb=14500 kN/m2

+Rs = 365000 kN/m2

+φ : hệ số uốn dọc của cọc được tính như sau

 TH1: Khi thi công ép cọc: lo1 = v1.l1 = 1.9 = 9(m)

 TH2: Khi cọc chịu tải trọng công trình: lo2 = v2.l2 (Mà l2 = le )

le = lo + Trong đó:

lo : là chiều dài đoạn cọc kể từ đáy đài cao tới cao độ san nền

:là hệ số biến dạng xác định theo chỉ dẫn ở Phụ lục A

=

k : hệ số tỷ lệ tính bằng kN/m4 được lấy phụ thuộc vào loại đất bao quanh cọc theo bảng A.1

E là môđun đàn hồi của vật liệu làm cọc, tính bằng kPa

I là mômen quán tính của tiết diện ngang cọc, tính bằng m4

bp là chiều rộng quy ước của cọc, tính bằng m: đối với cọc có đường kính thân cọc tối thiểu 0,8 m lấy bp = d+1; đối với các trường hợp còn lại: bp = 1,5 d + 0,5m

γc :là hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, γc =1

qb = 5440 kPa :là cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc, lấy theo Bảng 2

u :là chu vi tiết diện ngang thân cọc

fi :là cường độ sức kháng trung bình của lớp đất thứ “i” trên thân cọc, lấy theo Bảng 3

Ab : là diện tích cọc tựa lên đất, lấy bằng diện tích tiết diện ngang mũi cọc đặc, cọc ống có bịt mũi; bằng diện tích tiết diện ngang lớn nhất của phần cọc được mở rộng và bằng diện tích tiết diện ngang không kể lõi của cọc ống không bịt mũi

li là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ “i”

γcq = 1 và γcf =1 tương ứng là các hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi và trên thân cọc có xét đến ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc đến sức kháng của đất (xem Bảng 4)

+ u : là chu vi tiết diện cọcu = 4b = 4.0,35 = 1,4(m)

+ Đối với đất dính cường độ sức kháng trung bình trên thân cọc trong lớp đất thứ i có thể xác định theo phương pháp ỏ, theo đó fi được xác định theo công thức:

fi = α cu,i

cu,i : là cường độ sức kháng không thoát nước của lớp đất dính thứ “i” Lấy cu = 6,25 NSPT

α :là hệ số phụ thuộc vào đặc điểm lớp đất nằm trên lớp dính, loại cọc và phương pháp hạ cọc, cố kết của đất trong quá trình thi công và phương pháp xác định cu Khi không đầy đủ những thông tin này có thể tra α trên biểu đồ Hình G.1 (theo Phụ lục A của tiêu chuẩn AS 2159 -1978)

+ Đối với đất cát:

fi = ᵟn x tgᵩ Ứng suất hữu hiệu trong đất theo phương vuông góc với mặt bên của cọc

Ϭ’v,z =∑ γi.li :là ứng suất pháp hiệu quả theo phương thẳng đứng trung bình của các lớp do trọng lượng bản thân đất gây ra, kN/m2

ᵟi là góc ma sát giữa đất và cọc, thông thường đối với cọc bê tông cốt thép hạ bằng phương pháp ép lấy bằng góc ma sát trong của đất ᵟi = ᵩi

N’c, N’q :là các hệ số sức chịu tải của đất dưới mũi cọc

q’γ,p : là áp lực hiệu quả lớp phủ tại cao trình mũi cọc (có trị số bằng ứng suất pháp hiệu quả theo phương đứng do đất gây ra tại cao trình mũi cọc)

+Nếu chiều sâu mũi cọc nhỏ hơn ZL thì lấy q’γ,p = ∑ γ’i.hi bằng áp lực đất tạo độ sâu ZL (các giá trị ZL và hệ số k và N’q trong Bảng G.1 TCVN 10304-2014, được trích dẫn từ tiêu chuẩn AS 2159-1978)

Lớp Chiều dày lớp (m) Chiều dài lớp l i (m) ᵩ' ᵞi (kN/m3) Ϭn(kN/m 2 ) fi fi*li

+ Ta có ZL = 20d = 20.0.35 = 7(m) Vậy ta sẽ tính q’γ,p theo độ sâu ZL tính từ đáy đài móng q’γ,p = ∑ γ’i.hi = 18.1,07 + 20,3.3,27 + 19,8.3,4 + 20,1.0,43 = 162 (kN/m2)

c = 6,24 kN/m2 Lực dính của đất dưới mũi cọc

N’c, N’q : là các hệ số sức chịu tải của đất dưới mũi cọc.Tra bảng G.1 TCVN 10304-2014 thường lấy N’c = 9 đối với cọc đóng (ép)

N’q = 100 ứng với đất dưới mũi cọc có tính chất rời, trạng thái chặt vừa

;

) = min(

;

) = min(1328;697) = 697 (kN) Theo 7.1.11 mục b, ta lấy hệ số tin cậy γk = 1,65 ( dự kiến từ 6  10 cọc)

Theo TCXDVN 286-2003: Đóng và ép cọc – TC thi công và nghiệm thu

- Trọng lượng tính toán đến độ cao đáy đài:

ß = (1 1,5) hệ số xét đến moment, lực ngang tại chân cột, trọng lượng đài và đất nền trên đài

Ntt : lực dọc tính toán lớn nhất (kN)

Rc,d : Sức chịu tải thiết kế của cọc (kN)

 n = ßx

= 1,2x = 5,9  Chọn 6 cọc

6.4.2 BỐ TRÍ CỌC TRONG ĐÀI:

- Khoảng cách giữa các trục cọc 3d = 3.0,35 = 1,05 (m)  Chọn 1,1(m)

- Khoảng cách giữa trục cọc biên và mép đài d = 0,35(m)

- Kích thước móng : BxLxhđ = (1.8x2.8x1.3)m

Kích thước đài giống với kích thước giả thiết  Thỏa

6.4.3 KIỂM TRA PHẢN LỰC ĐẦU CỌC:

- Diện tích đài cọc : Fđ = 1,8.2,8 = 5,04(m2)

- Trọng lượng bản thân của đài cọc:

+ γo : là hệ số điều kiện làm việc với móng nhiều cọc γo = 1,15

+ γn : là hệ số tầm quan trọng với công trình quan trọng cấp 2 γn = 1,15

Ta thấy : Pmax xRc,d  Thỏa điều kiện phản lực đầu cọc

Pmin = 510,41 (kN) 0  không cần kiểm tra điều kiện chống nhổ

6.5 TÍNH TOÁN NỀN THEO TTGHT2

6.5.3 XÁC ĐỊNH MÓNG KHỐI QUY ƯỚC

- Góc ma sát của lớp đất cọc xuyên qua :

- Tính góc mở : α = = =

- Kích thước đáy móng khối quy ước :

Bqu = B + 2.Lc.tag(α) = 1,45 + 2.25,3.tag = 5,8(m)

Lqu = L+ 2.Lc.tag(α) = 2,45 + 2.25,3.tag = 6,8(m)

- Diện tích móng khối quy ước : Fqu = Lqu.Bqu = 5,8.6,8 = 39,44 (m2)

- Chiều cao móng khối quy ước : Hqu = Lc + Df = 25,3 + 1,3 + 0,1 = 26,7 (m)

- Trọng lượng của móng khối quy ước : Nqu = N1+ N2

- Lực nén tiêu chuẩn tại đáy móng khối quy ước : Ntc = Notc + Nqu

- Moment tiêu chuẩn tại đáy móng khối quy ước : ∑My

tc = Moy tc + Qox

tc .hđ

- Áp lực tiêu chuẩn tại đáy móng khối quy ước:

ᵟtc max,min =

x(1 )

Xác định móng khối quy ước

Trong đó :

+ ktc = 1: hệ số tin cậy, do các chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo số liệu thí nghiệm trực tiếp

+ m1 = 1: hệ số điều kiện làm việc của nền

+ m2 = 1: hệ số điều kiện làm việc của công trình

+ A,B,D : là hệ số phụ thuộc vào góc ma sát trong của lớp đất đặt dưới đáy móng khối quy ước + γII : là dung trọng của đất nằm trực tiếp dưới đáy móng khối quy ước

+ γ’II : là dung trọng trung bình của các lớp đất kể từ đáy móng khối quy ước trở lên

CII = 6,24 kN/m2 : là trị số tính toán thứ hai của lực dính lấy đối với lớp đất đặt trực tiếp dưới đáy móng khối quy ước

tc .hđ = 114 + 106.1,3 = 251,8(kNm)

+ ᵟtc max,min =

x(1 ) =

x (1 )

 ᵟtc max = 410 (kN/m2)

ᵟtc min = 404 (kN/m2)

Biểu đồ ứng suất kiểm tra điều kiện nền

6.5.4 TÍNH TOÁN VÀ KIỂM TRA ĐỘ LÚN:

- Để xác định ứng suất gây lún tại tâm đáy móng ta có :

P1i= γ’.h  e1i ( nội suy từ bảng áp lực nén)

-Tính ứng suất gây lún gây ra tại lớp đất thứ i:

ᵟgl(i ) = kzi.Pgl Trong đó kzi € ( ; )

P2i = ᵟgl(i) + P1i  e2i

-Ta tính lún đến phân lớp đất có ᵟTLBT ≥ 5 ᵟgl thì ta dừng tính lún Và độ lún

S=∑Si -Ta có được bảng kết quả sau:

- Ở lớp phân tố thứ 22 Ta có có: ᵟTLBT ≥ 5 ᵟgl

= 5,24≥ 5 ( Thỏa điều kiện)  Vậy ta ngừng tính lún

- Vậy độ lún ổn định tại tâm của móng:

S = ∑Si = 5,6 (cm) < [S] = 8 (cm)

Vậy ta có bài toán thỏa mãn điều kiện về độ lún

6.5.5 KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN CHỌC THỦNG CỌC:

Tháp chọc thủng

Tháp chọc thủng phủ qua tất cả các cọc nên không cần kiểm tra chọc thủng

Kiểm tra điều kiện xuyên thủng hạn chế:

- Ta có chiều cao đài là : hđ = 1,3m

Ta có: Pcx > Pxt  Thỏa điều kiện.Chiều cao đài đảm bảo chống xuyên thủng

6.5.6 KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN CẨU LẮP CỌC:

Ast = =

= 1,6 (cm2) Chọn thép 2Ф16 (Asc = 3,08 cm2 )

 Tính toán cốt thép làm móc cẩu :

- Dùng thép CIII : Rs = 365 MPa

Asmc = = xkđ =

x1,2 = 1,4 (cm

2)

Chọn 1Ф14