thiết kế nền móng cho một công trình xây dựng theo các số liệu

GVHD: Ts Hồng Truyền Đồ án mơn học: Nền Móng THUYẾT MINH ĐỒ ÁN NỀN MÓNG -ĐỀ BÀI : THIẾT KẾ NỀN MĨNG CHO MỘT CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG THEO CÁC SỐ LIỆU 1.Sơ đồ mặt :SƠ ĐỒ 4500 4500 4500 6000 4500 4500 30 4500 4500 4500 4500 4500 4500 M2 6000 M1 4500 M1 2000 M2 2.Kích thước cột: 55 x 45 (cm2) 3.Tải trọng tính toán: ( số 22) CỘT GIỮA TẢI TRỌNG N(t) M(tm) Q(t) Tổ hợp 88,40 2,60 1,60 Tổ hợp bổ sung 98,50 3,60 1,75 4.Kết thí nghiệm nén lún: (số: 22-4-11) CỘT BIÊN N(t) M(tm) 160,6 5,10 191,4 7,72 Q(t) 3,0 4,4 Hệ số rỗng I ứng với cấp áp lực PI (Kg/cm2) Số Lớp đất P0=0 P1=1 P2=2 P3=3 P4=4 22 Á sét 0,633 0,598 0,575 0,560 0,550 Cát hạt vừa 0,604 0,572 0,551 0,539 0,530 11 Á cát 0,708 0,675 0,651 0,638 0,630 5.Kết thí nghiệm đất: (số: 22-4-11) Số Lớp đất 22 Á sét Cát hạt vừa Á Cát 11 Chiều Tỷ Dung dày trọng trọng e () (g/cm3) (m) Độ ẩm Giới tự hạn nhiên nhão w(%) wnh(%) 22 24 Giới hạn dẻo wd(%) 16 1tc (độ) C1tc (kg/cm2) 19 0,25 2,65 1,98 2,62 1,96 20 - - 31 0,05  2,67 1,97 26 28 24 21 0,20 SVTH: Nguyễn Thanh Hải -1- Lớp: 08CĐLTXC1A GVHD: Ts Hoàng Truyền Đồ án mơn học: Nền Móng PHẦN 1:SƠ BỘ ĐÁNH GIÁ TÌNH HÌNH ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH VÀ ĐỊA CHẤT THUỶ VĂN 1.Đánh giá tình hình đất: 1.1.Lớp 1: Á sét (dày 4m) Chỉ số dẻo: A wnh  wd 24-16 = w  wd 22  16 0,75 Chỉ số sệt: B   A 0,5 Đất sét trạng thái dẻo mềm Độ bảo hòa nước: G1  0,01.w. 0,01 22 2,65  0,92 e0 0,633 G1=0,92>0,8 => Đất sét trạng thái bão hoà nước 1.2 Lớp 2: Cát hạt vừa (dày 3m) Độ bão hòa nước: G1  0,01.w. 0,01 20 2,62  0,87 e0 0,604 G1=0,87=0,8 => Đất cát hạt trung trạng thái bão hoà nước Trạng thái:e = 0,604=> Đất cát hạt trung trạng thái Chặt vừa 1.3 Lớp 3: Á cát (dày vô cùng) Chỉ số dẻo: A wnh  wd 28-24= w  wd 26  24 Chỉ số sệt: B  = 0,5  A 0≤ B ≤1 => Đất cát trạng thái dẻo Độ bão hòa nước: G1  0,01.w. 0,01 26 2,67  0,98 e0 0,708 G1=0,98>0,8 => Đất cát trạng thái bão hoà nước No.4.Cát hạt vừa eo = 0,604;G = 0,87 Trạng thái chặt vừa, bão hoà nước No.11.Á Cát A = 4, B = 0,5; G = 0,98 Trạng thái dẻo, bão hoà nước SVTH: Nguyễn Thanh Hải -2- 3m MNN (VCL) No.22 Á Sét A = 8, B = 0,75; G = 0,92 Trạng thái dẻo mềm, bão hồ nước 3m 4m 2.Mặt cắt địa chất cơng trình: Lớp: 08CĐLTXC1A GVHD: Ts Hồng Truyền Đồ án mơn học: Nền Móng PHẦN 2:THIẾT KẾ MĨNG NƠNG CỘT GIỮA (MĨNG M1) 2.1.Chọn vật liệu làm móng: -Cấp độ bền chịu nén bê tông B20 (R b =11.5 Mpa ,Rk = 0.9(Mpa) -Cốt thép CII có: RSC = 280 Mpa ,riêng cốt đai dùng loại CI 2.2.Chọn chiều sâu chơn móng: Theo giả thiết mạch nước ngầm cách mặt đất thiên nhiên 3.0 m Chọn sơ chiều sâu chơn móng hm= 2m, móng nằm cao mực nước ngầm 1m.Móng nằm lớp đất sét có: t/c = 190; Ct/c= 0,25 (KG/cm2)=25(KN/m2) 2.3.Sơ xác định diện tích đáy móng theo áp lực tiêu chuẩn đất tc R : Dùng tải trọng tiêu chuẩn: N tt 884 N   736,7(kN ) ntb 1,2 tc M tc y M tt 26   21,7(kN m) ntb 1,2 Q tt 16 Q   13,3(kN ) ntb 1,2 tc x   tbtc  R tc Điều kiện cần:  tc tc   max 1,2 R Sơ chọn chiều rộng móng b=1,8 m để tính cường độ tính tốn đất : ac 55  1,22 Lấy  1,2 bc 45  a  b 1,8 1,2 2,16 (m)  Chọn a=2,2 (m) Tính được: N tc 736,7  tb hm  20 2  226,8 (kN/m2) F 2,2 1,8 tc tb  tc max tc tb   M ytc  Qxtc hm 226,8  21,7  13,3 2 6 260,1 (kN/m2) 1,8 2,2 b a Với  19  A 0,47; B 2,88; D 5,48 tc tc Vậy R m( A.b  B.hm ).  D.c =1 (0,47 1,8  2,88 2) 19,8  5,48 25 =267,8 (kN/m2)   tbtc 226,8( KN / m )  R tc 267,8(kN/m ) So sánh ta thấy  tc tc   max 260,1( KN / m )  1,2 R 1,2 267,8 321,4(kN/m ) Kết luận: Kích thước đáy móng thoả mãn điều kiện, tạm thời chấp nhận 2.4 Kiểm tra lún, định kích thước mặt móng 2.4.1 Xác định áp lực gây lún Pgl=  tbtc   hm SVTH: Nguyễn Thanh Hải -3- Lớp: 08CĐLTXC1A GVHD: Ts Hoàng Truyền Đồ án mơn học: Nền Móng N tc N tc  tbtc =   tb hm = F F tc N 736,7   tb    hm    20  19,8 2 186,4 (kN/m2) Pgl= F 3,96 Trong 2.4.2.Chia đất đáy móng thành n lớp phân tố: Chia đất đáy móng thành n lớp phân tố với chiều dày hi 0,4b 0,4 1,8 0,72(m) Chọn hi=0,5 (m) 2.4.3.Xác định ứng suất trọng lượng thân đất gây ra:  zid .hm   i hi Trong : hi chiều dày lớp phân tố thứ i i dung trọng lớp đất thứ i (Nếu lớp đất mực nước ngầm dùng dncủa lớp đất đó) n (  1) 1 e (2,65  1) Lớp 1: dn1 =  0,633 = 1,01 (g/cm3) =10,1 (kN/m3) (2,62  1) Lớp 2: dn2 =  0,604 = 1,01 (g/cm3)= 10,1 (kN/m3) (2,67  1) Lớp 3: dn3 =  0,708 = 0,978 (g/cm3)= 9,78 (kN/m3) Với dn = 2.4.4.Xác định ứng suất gây lún lớp đất phân tố thứ i tải trọng gây ra:  glp k  gl Với k0 hệ số phụ thuộc vào tỷ số   a 2z ;ở z độ sâu kể từ đáy b b móng lớp đất thứ i d p Lập bảng tính tốn vẽ biểu đồ: Bảng xác định giá trị  zi ,  zi  zd'i Lớp Điểm zI 2zi/b a/b Ko Đất (kN/m2) 0,0 0,00 1,000 39,6 1,2 0,5 0,55 0,916 49,5 1,0 1,11 0,692 59,4 (Á sét) 1,5 1,67 0,476 64,5 2,0 2,22 0,332 74,6 (Cát hạt trung) 2,5 2,77 0,237 79,7 3,0 3,5 3,33 3,89 0,176 0,134 84,8 89,9  zip (kN/m2) 186,4 170,7 129,0 88,7 61,9 44,2 32,8 25,0 4,0 4,44 0,106 95,0 19,8 SVTH: Nguyễn Thanh Hải -4- Lớp: 08CĐLTXC1A GVHD: Ts Hồng Truyền Đồ án mơn học: Nền Móng 4,5 5,00 0,086 100 16,0 p Ở độ sâu Z= 4,5 (m) có  zi = 16,0 < 0,2×100 = 20 Nên xem phạm vi tính lún kết thúc MNN 49,5 59,4 186,4 4m 39,6 Á sét 3m 3m hm=2m N Cát h?t trung 170,7 129,0 88,7 64,5 74,6 61,9 79,7 44,2 84,4 32,8 89,0 25,0 95,0 19,8 100 16,0 2.4.5.Tính lún: Độ lún xác định theo công thức sau: S  S i  e1i  e2i hi  e1i Trong :  1i ,  2i xác định biểu đồ đường cong nén lún tương ứng với P1i , P2i xác định theo công thức sau: P1i  ( zid    zid ) P2 i  ( zip   zip ) + P1i Biểu đồ đường cong nén lún SVTH: Nguyễn Thanh Hải -5- Lớp: 08CĐLTXC1A GVHD: Ts Hoàng Truyền Đồ án mơn học: Nền Móng Bảng xác định giá trị: P1i , P2i ,  1i ,  2i  zid  zip Lớp P1i P2i Zi (m) 2 2 Đất (kN/m ) (kN/m ) (kN/m ) (kN/m ) 39,6 186,4 0,5 49,5 170,7 1,0 59,4 64,5 74,6 79,7 84,8 89,9 4,5 95,0 100 Thỏa mãn điều kiện 0,6376 0,012 54,5 204,4 0,675 0,6394 0,011 62,0 170,9 0.672 0,6442 0,008 69,6 144,8 0,587 0,6495 0,007 77,2 130,3 0,585 0,6531 0,006 82,3 120,8 0,584 0,6556 0,004 87,2 116,1 0,582 0,6567 0,003 92,5 114,9 0,580 0,6572 0,010 97,5 115,4 0,578 0,6573 0,002 25,0 4,0 0,678 32,8 3,5 223,2 44,2 3,0 44,6 61,9 2,5 Si(m) 88,7 2,0 e2i 129,0 1,5 e1i 19,8 16,0 S =  Si = 6,5 (cm) Chọn 13 12 : Fa= 14,7 (cm2) 180  5 = 17,12cm.Chọn a= 17(cm) 12 Khoảng cách cốt thép liên tiếp: a  Với f aII  II = 11,2(cm2) => Chọn 1012 : Fa= 11,31cm2) Khoảng cách cốt thép liên tiếp: a  220  5  23,3(cm).Chọn a = 23(cm) SVTH: Nguyễn Thanh Hải -7- Lớp: 08CĐLTXC1A GVHD: Ts Hồng Truyền Đồ án mơn học: Nền Móng 550 18 L = 2900 +0.00 1400  @200 L = 1900 1312 @170 350 10   @ 230 100 250 350 -2,1m 100 Lớ p ló t BT B7,5 đá4x6   L = 1900 50 50 450 L 6=a200 2000 550 10 12 100 50 1800 50 100 SVTH: Nguyễn Thanh Hải 2200 a= 230 13   a= 170 100 -8- Lớp: 08CĐLTXC1A GVHD: Ts Hoàng Truyền Đồ án mơn học: Nền Móng 2.5 Kiểm tra ổn định trượt theo mặt phẳng đáy móng: Để đảm bảo móng khỏi bị trượt theo mặt đáy móng ,phải thỏa mãn điều kiện sau: N dtt  f T tt Trong đó: N dtt Tổng tải trọng thẳng đứng tính tốn đáy móng f Hệ số ma sát móng đất Lấy f =0,25 đất sét T tt Tổng tải trọng ngang tính tốn Ta có N dtt  N tt  tb hm F 884  20 2 3,96 1042,4 (kN)  f N dtt 0,25 1042,4 260,6 (kN) T tt Q tt  M tt 26 16  29 (kN) hm Vậy N dtt  f T tt Thỏa mãn điều kiện ổn định trượt mặt phẳng đáy móng 2.6 Kiểm tra điều kiện ổn định lật: Mgiữ > 1.5Mlật - M giu :Mômen lực giữ móng b 1,8 M giu  N tt  884  795,6 (kN.m) 2 M lát :Mômen lực làm móng lật M lát M tt  Q tt hm = 26 + 162 = 58 (kN.m) Mgiữ = 795,6 > 1,5Mlật =1,558 = 87  Điều kiện ổn định lật thỏa mãn SVTH: Nguyễn Thanh Hải -9- Lớp: 08CĐLTXC1A GVHD: Ts Hoàng Truyền Đồ án mơn học: Nền Móng PHẦN 3: THIẾT KẾ MĨNG CỌC ĐÀI THẤP (MĨNG M2) Số liệu tính tốn: lần tải trọng cho CỘT BIÊN N(t) M(tm) Q(t) Tổ hợp 160,6 5,10 3,0 Tổ hợp bổ sung 191,4 7,72 4,4 3.1.Chọn vật liệu & chọn kích thước cọc: Dựa vào lớp đất cơng trình gồm lớp đất lớp đất sét có độ dày 4m , lớp thứ cát hạt trung dày 3m , lớp thứ cát dày Ta thấy lớp đất khơng có lớp đất cứng nên khơng dùng cọc chống mà ta dùng cọc ma sát cắm vào lớp đất thứ cát có B = 0,5 Đất cát trạng thái dẻo + Vật liệu làm cọc bê tông B25: Rb = 14,5 MPa ; Rk = 1,05 MPa + Vật liệu làm đài cọc bê tông B25: Rb = 14,5 MPa ; Rk = 1,05 MPa + Cốt thép cho đài cọc thép CII: Rs = 280 MPa + Cọc bê tông cốt thép hình lăng trụ,có tiết diện F=3030=900(cm2) + Chiều dài cọc: L=9(m) + Dùng 16 làm cốt dọc ,có diện tích Fa=8,04(cm2) 3.2.Chọn chiều sâu chơn đài: hm=2(m) cách mực nước ngầm 1(m) nằm lớp đất thứ :lớp sét Cọc ngàm vào đài 150(mm),trong đó:phần thép nhơ 350(mm); chiều dài tính tốn cọc 8,5(m) 3.3.Xác định sức chịu tải cọc ma sát theo đất nền: + Tải trọng giới hạn nén: Pghn = km.(mr.R.F +U  m fi f i l i ) Trong đó: km: Hệ số điều kiện làm việc cọc đất (lấy m=0,7) mR: Là hệ số điều kiện làm việc móng, lấy mr = mf: Hệ số ảnh hưởng phương pháp thi công mfi = U: Chu vi tiết diện:U = 4×0,3=1,2(m) fi: Lực ma sát giới hạn đơn vị trung bình mổi lớp đất,phụ thuộc loại đất,tính chất đất chiều sâu trung bình lớp đất li :chiều dày mổi lớp đất mà cọc qua F: diện tích tiết diện cọc F=900(cm2) = 0,09 m2 n: số lớp phạm vi chiều dài cọc.n=3 R: cường độ trung bình lớp đất ,phụ thuộc vào loại đất chiều sâu mũi cọc.Với z = 8,5 + = 10,5 (m) đất cát.Tra bảng 3.7 ta có R = 1515 (kN/m2) TẢI TRỌNG SVTH: Nguyễn Thanh Hải -10- Lớp: 08CĐLTXC1A GVHD: Ts Hồng Truyền Đồ án mơn học: Nền Móng Lớp đất Lớp phân tố li(m) Độ sâu tb (m) Á Sét Trạng fi(kN/m2) thái B = 0,75 7,5 Dẻo mềm 55,25 Chặt vừa 58,5 B = 0,5 25,875 Dẻo 26,75 1,5 4,75 6,25 1,5 1,5 7,75 Á Cát 9,5 fili = 277,93 (kN/m) Pghn = km.(mr.R.F +U  m fi f i l i ) =0,7[1×1515×0,09 + 1,2×1×277,93] = 328,9(kN) n Vậy ta dùng Pgh =328,9(kN) làm giá trị tính toán 82,88 87,75 38,8 53,5 9.5m 7.75m 4.75m 6.25m 0.5m 1.5m 8.5m 2m 1.5m 3m 1.5m 2m 4m 15 3m Cát hạt trung fi.li(kN/m) + Tải trọng giới hạn kéo: Pghk = km.U.(  m fi f i l i ) Chọn: km = 0,4 k Suy ra: Pgh = km.U.(  m fi f i li ) = 0,4×1,2×1× 277,93 = 133,41(kN) ng + Sức chịu tải theo phương ngang: Theo quy phạm Pgh = 25 (kN) 3.4.Xác định sức chịu tải cọc theo vật liệu làm móng cọc: Móng cọc bê tơng cốt thép có sức chịu tải theo phương dọc trục cọc là: Pvl km.R.n F Trong đó: k:hệ số đồng vật liệu,lấy k =0,7 Rn: cường độ chịu nén bê tông cốt thép Rn=14,5(MPa) = 14500(kN/m2) F: diện tích thiết diện bê tơng cốt thép dọc F = 0,3x0,3 = 0,09(m2) => Pvl = 0,7× 14500× 0,09 = 913,5 (kN) SVTH: Nguyễn Thanh Hải -11- Lớp: 08CĐLTXC1A GVHD: Ts Hoàng Truyền 3.5.Xác định số lượng cọc: Đồ án mơn học: Nền Móng Số lượng cọc móng sơ xác định theo cơng thức: n  N tt  P n  = (1  2) tùy thuộc độ lệch tâm e= M N tt tt  M tt  Q tt hm 51  30  0,069 N tt 1606 Độ lệch tâm bé nên chọn:  = 1,2  N tt :tổng tải trọng tính tốn thẳng đứng, bao gồm lực dọc cơng trình truyền xuống N 0tt trọng lượng thân đài cọc đất đắp đài G tt 1,1 rb Fd hm   N  N  1,1 tb hm Fd rb = 20 kN/m3- Dung trọng trung bình vật liệu làm móng đất đắp móng Fd - Diện tích đáy đài tt tt N tc N tc tc Ta có:  tbtc ≤ R tc   .hm  R  Fd  tc Fd R  .hm Hay Fd  Trong đó:  tc tb N 0tc  tbtc  .hm Pghn  tbtt 328,9   338,37 ( kN) = 1,2 1,2(3d ) 1,2(3 0,3) N tt 1606  1338,3 ( kN) 1,2 1,2 N tc 1338,3  4,48(m ) Suy ra: Fd  tc  tb  .hm 338,37  1,98 101 2 N 0tc  Chọn Fd = 2,5×2,5 = 6,25 (m2)> 4,48(m ) tt tt   N  N  1,1 tb hm Fd = 1606+1,1 20 2 6,25= 1881 (kN)  P n = Pghn ( kN) tt  P n 100 100 1881 SVTH: Nguyễn Thanh Hải 150 = 1,2× 328,9 6,9 (cọc) Chọn n = (cọc) 3.6.Bố trí cọc đài: Bố trí cọc đài theo mạng lưới hình vng Sơ đồ bố trí cọc hình vẽ Khoảng cách từ mép cọc đến mép đài cọc 10cm Chọn kích thước mặt đài cọc là: F = a x b = 2,5 x 2,5 (m2) 150 1000 1000 150 100 300 N  n  100 150 1000 2500 1000 300 -12- 2500 Lớp: 08CĐLTXC1A GVHD: Ts Hoàng Truyền 3.7.Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc: + Tải trọng tác dụng lên cọc thứ j: Pj  N  nc tt  M y n x i yj  M x n y Đồ án mơn học: Nền Móng xj i 1000 Trong đó: + Pj Tải trọng tác dụng lên cọc thứ j tt tt +  M x  M y tổng mômen tải trọng gây trục x y  M xtt Dương (+) quay theo chiều trục y  M ytt Dương (+) quay theo chiều trục x + xi yi tọa độ cọc thứ i + xj yj tọa độ cọc thứ j tt tt Ta có:  N  N  1,2.tb hm Fd = N 0tt  G tt = 1606 + 1,2×20×2×6,25 = 1906 (kN) tt tt  M y M  Q tt hm 51  30 2 111 (kN)  M xtt = 1000 1000 Xác định Pmax; Pmin x1 = x4 = x6= -2/2 = -1 (m) x2 = x7 = (m) x3 = x5 = x8= 2/2 = (m) y1 = y2 = y3= 2/2 = (m) y4 = y5 = (m) y6 = y7 = y8 = -2/2 = (m) i = 3×(-1)2 + 3× (1)2 = (m2) i = 3×(-1)2 + 3×(1)2 = (m2) x y Suy ra: Pj  N nc tt  M x y i 1000  8 xj 1906 111   1 219,75 (kN)   P1 = P = P = 1906 238,25 (kN) P2 = P = 1906 111 1 256,75 (kN)  P3 = P = P = Ta thấy: Pmax = 256,75 (kN) > Pmin = 219,75 (kN) > Suy ra: Khơng có cọc chịu kéo (nhổ) Kiểm tra: Pmax = 256,75 (kN) < [P]n = 328,9 (kN) Thỏa mãn SVTH: Nguyễn Thanh Hải -13- Lớp: 08CĐLTXC1A GVHD: Ts Hoàng Truyền Kiểm tra sức chịu tải theo phương ngang: Đồ án mơn học: Nền Móng Hng ≤ [P]ng+ Hng : tải trọng ngang cơng trình truyền lên cọc H ng  Q tt n  30 3,75 (kN) Suy ra: Hng = 3,75 (kN) < [P]ng = 25 (kN) 3.8.Thiết kế đài cọc:  Kích thước mặt đáy đài: F = 2,5 x 2,5 = 6,25 (m ) Khoảng cách trục cọc 1(m): 3d=0,9(m)