đồ án nền móng chi tiết điểm cao đại học giao thông vận tải tp.hcm

STT Trục Ntt (kN) M (kNm) Qtt (kN) Cổ cột (mm) 9 A 600 +9 = 609 80 + 0.1x9 = 80.9 40+ 0.1x9 = 40.9 400x350 9 B 900 + 9= 909 90 + 0.1x9 = 90.9 50 + 0.1x9 = 50.9 400x350 9 C 900 + 9 = 909 90 + 0.1x9 = 90.9 50 + 0.1x9 = 50.9 400x350 9 D 800 + 9 =809 100 + 0.1x9 = 100.9 60 + 0.1x9 = 60.9 400x350  Cao trình mặt đất tự nhiên: 0.2 m; cao trình mặt nền:  Nền đất: Lớp đất (từ trên xuống) Số hiệu Độ dày 1 50 a= 2 + 0.01x9 = 2.09(m) 2 77 b= 3 + 0.01x9 = 3.09(m) 3 24 ∞  Vật liệu:  Móng được đúc bằng bê tông B20 (M250) có Rbt = 0.88 MPa (cường độ chịu kéo của bê tông), Rb = 11.0 MPa ( cường độ chịu nén của bê tông), mô đun đàn hồi  Cốt thép trong móng loại AII, có cường độ chịu kéo cốt thép dọc  Cốt thép trong móng loại AI, có cường độ chịu kéo cốt thép đai  Hệ số vượt tải  giữa bê tông và đất lấy bằng 2.2 Tm3 = 22 kNm3 A. SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT Khu vực xây dựng gồm 3 lớp đất có chiều dày hầu như không đổi:  Lớp 1: số hiệu 50 dày 1.36m  Lớp 2: số hiệu 77 dày 2.36m  Lớp 3: số hiệu 24 rất dày  Lớp 1: số hiệu 50 dày 1.36m có các chỉ tiêu cơ lý sau: W % Wnh % Wd % C Kết quả TN nén e –p với tải trọng nén P (kPa) qc (MPa) N 100 200 300 400 28.6 31.2 24.7 1.8 2.66 11040 0.08 0.818 0.785 0.759 0.738 1.77 9  Hệ số rỗng tự nhiên: Biểu đồ thí nghiệm nén e – p  Kết quả nén ecdometer: Hệ số nén lún trong khoảng áp lực 100 – 200 kPa  Chỉ số dẻo: Lớp 1 là lớp đất cát pha  Độ sệt : Đất ở trạng thái dẻo (N=9)  Mô đun biến dạng : (cát pha dẻo mềm )  Lớp 2: số hiệu 77 dày 2.36m có các chỉ tiêu cơ lý sau: W % Wnh % Wd % c Kết quả TN nén e –p với tải trọng nén P (kPa) qc (MPa) N 100 200 300 400 28.7 41.0 24.8 1.9 2.70 16045 0.29 0.797 0.773 0.752 0.733 4.16 19

 Cốt thép trong móng loại AII, có cường độ chịu kéo cốt thép dọc Rs  280 MPa

 Cốt thép trong móng loại AI, có cường độ chịu kéo cốt thép đai Rs  225 MPa

qc(MPa)

N

100 200 300 40028

6 31.2

24

2.66

1104

0 0.08 0.818

0.785

d L

qc(MPa)

N

100 200 300 40028

7 41.0

24

2.70

d L

0  IL  0.24 1   Đất ở trạng thái dẻo cứng nữa rắn (N=19)

 Mô đun biến dạng : E0   qc   4 4.16 16.64(  MPa )

(sét pha dẻo cứng  4 )

 Lớp 3: số hiệu 24 rất dày có các chỉ tiêu cơ lý sau:

Trong đất các cỡ hạt d (mm) chiếm %

W

qc(MPa)

N

>1

0 10 ÷ 5

5 ÷2

 Mô đun biến dạng : E0   qc   2 21.2 42.4(  MPa ) (cát sỏi chọn  2 )

 Tra bảng E.3 TCVN 9352 – 2012 ta loại suy tìm được góc ma sát trong của đấtdựa vào q c 21.2MPa  36 240

 Cùng với kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh và chỉ số SPT N = 43 (khá chặt)

 Kết quả trụ địa chất :

*** Lớp 1 :Cát pha, trạng thái dẻo:   18( kN m / 3)

  2.66;   11 40;0 c  8 kN m / 2

IL  0.6; qc  1.77( MPa E ); 0  8.85( MPa N );  9

B THIẾT KẾ MÓNG BĂNG

1 SƠ ĐỒ THIẾT KẾ MÓNG BĂNG VÀ SỐ LIỆU TÍNH TOÁN

Sơ đồ mặt bằng bố trí móng băng

 Cao trình mặt đất tự nhiên -0.200m; cao trình mặt nền 0.000

N

(kN)

tt i

M

(kNm)

tt i

 Cốt thép trong móng loại AII, có cường độ chịu kéo cốt thép dọc Rs  280 MPa

 Cốt thép trong móng loại AI, có cường độ chịu kéo cốt thép đai Rs  225 MPa

 Hệ số vượt tải n 1.15

 tb giữa bê tông và đất lấy bằng 2.2 (T/m3 ) = 22 (kN/m3 )

3 CHỌN CHIỀU SÂU CHÔN MÓNG

 Đáy móng nên đặt trên lớp đất tốt, tránh đặt trên rễ cây hoặc lớp đất mới đắp, lớp

đất quá yếu Vì vậy, chọn chiều sâu chôn móng D f 1.8m

4 XÁC ĐỊNH SƠ BỘ KÍCH THƯỚC ĐÁY MÓNG MÓNG

 Chiều dài đầu thừa của móng bang được chọn như sau :

11 40 1.8783

4.3449

A B D

m1  1.2; m2  1.1 vì là đất sét pha có độ sệt I L 0.24

D f*II 1 1h  18 1.8 32.4( kN m/ 2)

Cho b=1( )m

1.2 1.1  0.2195 1 18 1.8782 32.4 4.3449 8 

1

tc II

30.55( )131.7 22 1.8

4.2 Kiểm tra điều kiện ổn định của nền đất đáy móng

 Điều kiện kiểm tra :

ax

min

1.20

tc tc

tc tc

TB II tc

 Tổng tải trọng tiêu chuẩn tác dụng tại tâm đáy móng



3236

2813.911.15

(quay cùng chiều kim đồng hồ)

 Cường độ sức chịu tải của đất nền dưới đáy móng

tc tc tc

tc tc tc

133.6( / ) 1.2 160.9( / )117.75( / ) 134.08( / )101.9( / ) 0

4.3 Kiểm tra điều kiện cường độ của nền đất đáy móng

 Điều kiện kiểm tra :  

ax

2

ult

s tt s m

tt tt tt

Với góc nội ma sát

0 2

14.34

11 40 5.3175

3.52

c q

N N

z b





 

 tra bảng

Ta có :

20 13.33 10 1.5

gl z

kPa)

P(kPa)

P2(kPa)

9 37.62 35.01 84.41 84.4 131.13 0.812 0.7892

2 0.6 0.4 0.88

1 48.04 45.19 81.67 86.12 131.31 0.810 0.7893

5 53.74 50.89 69.99 75.83 129.72 0.809 0.7904

2 59.44 56.59 59.51 64.75 121.34 0.808 0.7925

0 65.14 62.29 50.99 55.25 117.54 0.806 0.7936

6 1.72 1.1

46

0.497

69.32 67.23 46.07 48.53 115.76 0.805 0.793

7

7 70.86 70.09 44.22 45.15 115.248

0 76.65 73.76 38.93 41.58 115.349

4 82.44 79.55 34.67 36.8 116.3510

10 2.7 1.8 0.33

6 88.23 85.34 31.15 32.91 118.2511

11 3.0 2.0 0.30

4 94.02 91.13 28.18 29.67 120.812

12 3.3 2.2 0.27

8 99.81 96.92 25.77 26.98 123.913

13 3.6 2.4 0.25

6 105.6 102.71 23.73 24.75 127.4614

45.14 0.08 41.58 0.3 36.8 0.3 32.91 0.3 29.67 0.3 26.98 0.3 24.75 0.3 22.85 0.3) 0.0033( )

i i i

Ứng suất do TLBT (kN/m2) Ứng suất do tải ngoài tác dụng (kN/m2)

Biểu đồ ứng suất gây lún

5 XÁC ĐỊNH SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN NGANG

 Chọn chiều dày của lớp bê tông bảo vệ ở đáy móng a3.5cm (vì dưới đáy có lớp

bê tông lót bảo vệ)

 Chọn chiều cao của bản h b :

tt tt tt

0

1.5 0.5108.1 1 0.6 0.88 10 1

21081

0.10210560

Hình biểu diễn kích thước tiết diện ngang

5.2 Kiểm tra chiều cao làm việc của móng theo điều kiện xuyên thủng

 Các móng dưới chân cột B và D có khả năng bị chọc thủng lớn nhất, nên ta sẽkiểm tra điều kiện xuyên thủng tại hai vị trí ấy

 Tại cột biên : Nmaxtt= 809(kN)

Diện tích đấy móng :

2 1

1

7 ( ) 1.5 (1 ) 6.75( )

1

809119.85( / )6.75

tt tt

cx xt

Þ >

Thỏa mãn điều kiện xuyên thủng

 Tại cột giữa : N ttmax = 909(kN)

Diện tích đáy móng : F2 = ´ =b l1 1.5 7 10.5( ´ = m2)

2 max

2

90986.57( / )10.5

tt tt

 Quy đổi hệ số nền về độ cứng của các lò xo :

 Lò xo số 1 đại diện cho vùng đất có diện tích : A11.5 0.05 0.075  m2

 Lò xo số 2 đại diện cho vùng đất có diện tích : A2 1.5 0.1 0.15  m2

 Quy đổi momen quán tính tiết diện móng băng về tiết diện chữ nhật

1.Quy đổi tiết diện:

Gọi z là chiều cao trọng tâm O của móng băng tính từ đáy móng.o

Theo công thức tổng quát ta có:

qd

2 2

qd

qd qd qd

hh

h0,2

'

f a qd

h h h 0, 2 0,13 0,33m 330mm.  

 Sử dụng phần mềm SAP2000 để tính toán lực cắt và momn tại dầm

 Kết quả tính toán sau khi chạy phần mềm SAP2000 :

Sơ đồ momen của dầm móng

 Cốt thép trong móng loại AII, có cường độ chịu kéo cốt thép dọc Rs  280 MPa

 Cốt thép trong móng loại AII, có cường độ chịu kéo cốt thép đai Rs  225 MPa Tra bảng  b  0.9; R  0.656; R  0.441

Hệ số vượt tải n=1.15y

7.1 Tính toán cốt thép trong dầm móng băng

Xác định vị trí trục trung hòa :

0 d 0.8 0.05 0.75( )

h = -h a= - = m

3 0

=>Trục trung hòa qua cánh

Tại gối :tiết diện hình chữ nhật

 Thanh thép số 1 : dùng momen tại các vị trí giữa nhịp

 Tính thép với tiết diện chữ T lật ngược Do M f M max 

Tiết diện tính toán làhình chữ nhật lớn có kích thước : b h  1.5 0.8  m

2 0

 Thanh thép số 2 : dùng momen tại các vị trí chân cột

 Tính thép với tiết diện chữ T lật ngược, nhưng tại vị trí các chân cột của dầmmóng có vùng bê tông chịu nén nằm về phía trên dầm  Tiết diện tính toán làhình chữ nhật nhỏ có kích thước : b hd  0.5 0.8  m

2 0

 Điều kiện không cần tính cốt đai : Q b,min <Qmax <Q b,max

 Ta có :

3 ,min 3 (1 ) 0 0.6 (1 0) 0.88 10 0.5 0.75 198( )

Q =j ´ +j ´ R ´ ´b h = ´ + ´ ´ ´ ´ = kN

3 ,max 0.3 w1 1 0 0.3 1 (1 0.01 11) 11 10 0.5 0.75 1223.89( )

Tìm được S = min ( Stt , Smax ,Sct ) = ( 318mm; 613mm; 400mm )

 Vậy chọn cốt đai 10 150a số nhánh là 3, bố trí trọng đoạn L/4 gần gối tựa

 Vùng nhịp L/2

3 ( ;500) (600;500)

4

ct

Chọn cốt đai 10a200 số nhánh là 3, bố trí cho đoạn giữa dầm

 Kiểm tra điều kiện :

s s

A n a

 Thanh thép số 6: chọn và bố trí theo cấu tạo 10 200a

kg cm

Kết quả TN nén e –p với tảitrọng nén P (kPa)

qc(MPa)

d L

0.75  IL  0.82 1   Đất ở trạng thái dẻo chảy

 Mô đun biến dạng : E0   qc   5 0.5 2.5(  MPa ) (á sét dẻo chọn   )( Bảng5

E5 phụ lục E TCVN 9352-2012)

 Cùng với kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh và chỉ số SPT N = 4 (đất rất xốp)

 Lớp đất 1 thuộc loại mềm (yếu)

 Lớp 2: số hiệu 12 dày 3.9m có các chỉ tiêu cơ lý sau:

Trong đất các cỡ hạt d (mm) chiếm % W

qc(MPa)

0.25 ÷0.1

0.1 ÷0.05

0.05 ÷0.01

0.01 ÷0.002

 Sức kháng xuyên : qc = 8.2 (Mpa) tra bảng 5 TCVN 9362 – 2012 ta biết được lớp

đất này có trạng thái chặt vừa (5  qc  8.2 15  )

 Lớp 2 là lớp cát mịn ở trạng thái chặt vừa với e 0 0.702 được chọn

 Cùng với kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh và chỉ số SPT N = 19 (khá chặt)

 Lớp 3: số hiệu 14 dày 4.9m có các chỉ tiêu cơ lý sau:

Trong đất các cỡ hạt d (mm) chiếm % W

qc(MPa)

0.25 ÷0.1

0.1 ÷0.05

0.05 ÷0.01

0.01 ÷0.002

 Sức kháng xuyên : qc = 9 (Mpa) tra bảng 5 TCVN 9362 – 2012 ta biết được lớp

đất này có trạng thái chặt vừa (5  qc   9 15)

 Lớp 3 là lớp cát thô ở trạng thái chặt với e 0 0.64 được chọn

 Cùng với kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh và chỉ số SPT N = 25 (khá chặt)

 Lớp 4: số hiệu 86 rất dày có các chỉ tiêu cơ lý sau:

kg cm

Kết quả TN nén e –p với tảitrọng nén P (kPa)

qc(MPa)

d L

***Lớp 1 : cát pha dẻo chảy:   17.9( kN m / 3)

L B    mm , cao trình cầu trục 6.09m, cao trình đỉnh cột 8.09m

1.2 Tải trọng tính toán tại chân cột

 Phương án 2: dùng cọc bê tông cốt thép có kích thước 350x350mm, đài cọc đượcđặt vào lớp 1, mũi cọc được hạ xuống lớp 4 khoảng từ 2 – 4m, thi công bằngphương pháp đóng.

 Kết luận: sau khi xem xét yếu tố phương tiện thi công trên thị trường, khả năngcung cấp vật liệu, đặc điểm của công trình và tải trọng ta chọn phương án móngthứ 2

3 CHỌN CHIỀU SÂU CHÔN ĐÀI

 Chọn chiều sâu chôn đài Hm  2 m , như vậy đài cọc sẽ đặt trong lớp thứ 1

 Kiểm tra móng cọc làm việc đài thấp, áp dụng điều kiện triệt tiêu lực ngang Qtc

min0.7

20.7 tan 45

2 tb

Q h

B = 2m (chọn sơ bộ): bề rộng đài theo phương vuông góc với phương lực Q

317.9( / )

Vậy với Hm  2 m , thỏa mãn điều kiện làm việc của đài cọc

4 CHỌN CÁC THÔNG SỐ CHO VIỆC THI CÔNG VÀ VẬT LIỆU

 Chọn phương án 2 để thi công cọc

 Chọn hệ số điều kiện làm việc của bê tông  b 0.9

 Đài móng: được đúc bằng bê tông B20 (M250) có Rbt = 0.88 MPa (cường độ chịu kéo của bê tông), Rb = 11.0 MPa ( cường độ chịu nén của bê tông), mô đun đàn hồi E 26.5 10 3MPa2.65 10 7kN m/ 2

 Cốt thép trong đài loại AII, có cường độ chịu kéo cốt thép dọc Rs  280 MPa

 Cốt thép trong đài loại AI, có cường độ chịu kéo cốt thép đai Rs  225 MPa

 Cọc được đúc bằng bê tông M300, có Rb = 13.0 MPa

 Cốt thép trong cọc loại AII, có cường độ chịu kéo cốt thép dọc Rs  280 MPa

 Cốt thép trong cọc loại AII, có cường độ chịu kéo cốt thép đai Rs  225 MPa

 Cốt thép cọc chọn 4 20( A s 12.56cm2), cốt đai6

 tb giữa bê tông và đất lấy bằng 2.2 T/m3 = 22 kN/m3

 Lớp bê tông lót M100, dày 100mm

 Thép của cọc neo vào đài 30d (chọn 40d) và đầu cọc nằm trong đài 60cm

 Đài liên kết với cột và cọc là ngàm (xem bản vẽ)

5 CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC CỌC VÀ ĐOẠN CỌC

 Tiết diện cọc 350x350mm có các đặc trưng:

20.35 0.35 0.1225

p

6 TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC

6.1 Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu

0 8 10

22.85350

6.2 Xác định sức chịu tải của cọc theo đất nền

6.2.1 Tính sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu vật lý của đất nền

 Sức chịu tải cho phép của cọc đơn theo đất nền

1

tc a tc

Q Q k

 Trong đó:

Qtc - Sức chịu tải tiêu chuẩn tính toán theo đất nền của cọc đơn:

1.4 1.75 :

tc

k   hệ số an toàn với số cọc

s

f lực ma sát bên của cọc (Tra bảng 3.21/323 Châu Ngọc Ẩn)

Chia lớp đất dưới đáy đài thành nhiều lớp có li  2 m và lập thành bảng:

6.2.2 Tính sức chịu tải của cọc theo kết quả xuyên CPT, SPT

a) Theo kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh CPT

 Sức chịu tải cho phép của một cọc đơn:(TCVN 10304-2014)

Q 3 Q u Q s Q p

Trong đó:

Qs= u ∑ fsili - Sức chịu tải cực hạn do ma sát.

fs - lực ma sát đơn vị của lớp đất thứ i và được xác định theo cường độ đất nền

ở mũi cọc q c ở cùng độ sâu: f si q  ci/ i

Qp= Apqp - Sức kháng mũi cực hạn 2 0.1225 p A  m - Diện tích tiết diện mũi cọc p c c q K q : K c là hệ số mang tải, q c là sức chống xuyên trung bình lấy khoảng 3d phía trên và 3d phía dưới mũi cọc

2.5 FS  - hệ số an toàn  Sức chịu tải cực hạn do ma sát: ci s si i i i q Q u f l u l      i  hệ số phụ thuộc loại đất và sức chống mũi q c, tra bảng 3.34 trang 371 ( Châu Ngọc Ẩn ) ta được:  1 60;l1 2.9( );m q c0.5(MPa)

 2 100;l2 3.9( );m q c 0.8.2(MPa)

 3 100;l3 4.9( );m q c 9(MPa)

 4 60;l4 4.3( );m q c 6.87(MPa)

3 3 3 3 0.5 10 2.9 8.2 10 3.9 0.9 10 4.9 6.87 10 4.3 1.4 60 100 100 60 s Q                   

1232.58(kN)

 Sức kháng mũi cực hạn: Q p A q p p A K q p c c

Ta có: q c 6.87(MPa) , K  c 0.5 (tra bảng)

30.1225 0.5 6.87 10 420.79( )

p

 Vậy sức chịu tải của cọc đơn: Q a31232.58 420.79 1653.37(  kN)

b) Theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT

 Sức chịu tải cho phép của một cọc đơn (theo công thức Nhật Bản):

1

(0.23

Q  N A u N L N L

Trong đó:

Na=37- chỉ số SPT dưới mũi cọc

Ns=

19 3.9 25 4.9

22.34 3.9 4.9

  



 – chỉ số SPT của lớp đất dính bên thân cọcLs= 3.9+4.9=8.8 – chiều dày của nhóm đất rời, m

Lc=2.9+4.3=7.2 – chiều dày của nhóm đất dính, m

u=1.4m – chu vi của tiết diện cọc

a

Q

143.3( ) 1433(T  kN)

 Vậy sức chịu tải của cọc tìm được:

7 CHỌN SỐ LƯỢNG CỌC VÀ BỐ TRÍ CỌC TRONG ĐÀI

 Số lượng cọc sơ bộ tìm được

6554.6

923.8

tt o

c tt

a

N n

 Kích thước của đài cọc là: L B d d 3850 2800 mm

8 KIỂM TRA SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC

8.1 Kiểm tra cọc chịu lực dọc

 Tổng tải trọng lên đúng trọng tâm của hệ cọc và trọng tâm đáy đài cọc:

Bảng: kết quả tính toán phản lực đầu cọc

8.2 Kiểm tra sức chịu tải của nhóm cọc

 Sức chịu tải của nhóm cọc: h óm

9 KIỂM TRA ỨNG SUẤT TẠI ĐÁY KHỐI MÓNG QUY ƯỚC

9.1 Xác định kích thước khối móng quy ước

 Từ mép cọc ngay dưới đáy đài, ta hạ một góc  xuống dưới mặt phẳng mũi cọc,

i i tb

i

l l

 Chiều rộng khối móng quy ước:

 Chiều cao khối móng quy ước: H qu  2 16 18( ) m

9.2 Xác định trọng lượng khối móng quy ước

 Trọng lượng tiêu chuẩn đáy đài

9.3 Lực dọc và moment tiêu chuẩn tại đáy khối móng quy ước

 Lực dọc tiêu chuẩn tác dụng xuống đáy khối móng quy ước

 Độ lệch tâm theo phương Y:

3104.8

4.64 10 ( )22607.37

tc xqu

y tc qu

tc yqu

x tc qu

403.7( / )

tc tc tc

B qu – Cạnh ngắn của khối móng quy ước.

H qu – Chiều cao của khối móng quy ước

q c

N N N

19 18 3230.8( / )3

420.14( / ) 1.2 1.2 3230.8 3877( / )387.26( / ) 0

3 1

0.8

61.22 18.4 0.031 3.2 827.48 10

n

gl i

 Ta thấy bt 5gl ( thỏa yêu cầu về độ lún)

11 KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN XUYÊN THỦNG CỦA ĐÀI

h  h a   m

0.35 3.85 2(0.35 ) 3.5( )

2

0.35 2.8 2(0.35 ) 2.45( )

 Kiểm tra: P xt 4321.8(kN)P cx 9247.9(kN) ( thỏa)

Vậy với h=1.5m thì đài cọc thỏa mãn điều kiện xuyên thủng

12 TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP CHO ĐÀI CỌC

 Bố trí cốt thép theo phương cạnh dài cổ cột

I I SI

II II SII

Vậy chọn thép 25 100a để bố trí thép cho đài cọc theo phương cạnh ngắn cổ cột

13 KIỂM TRA CỌC KHI VẬN CHUYỂN VÀ THI CÔNG

13.1 Tính cốt thép dọc trong cọc trong điều kiện vận chuyển

 Sơ đồ tính:

 Trọng lượng của cọc phân bố trên 1m dài:

q k dA pbt 1.5 0.1225 25 4.59(   kN m/ )

Vậy cốt thép đã chọn lúc đầu thỏa điều kiện

13.2 Tính cốt thép dọc trong cọc trong điều kiện lắp dựng

 Sơ đồ tính:

 Trọng lượng của cọc phân bố trên 1m dài:

q k dA pbt  2 0.1225 25 6.125(  kN m/ )

131.25( )280

moc s