ĐỒ ÁN NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH

TÀI LIỆU HAY

SVTH: Đặng Minh Truyền ĐỒ ÁN NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH A. DỮ LIỆU BAN ĐẦU I. TẢI TRỌNG THIẾT KẾ. 1.Tải trọng truyền xuống móng Gía trị tính toán - N TT =1450 KN , H TT = 45 KN, M TT = 55 KN Giá trị tiêu chuẩn - Ntc = 15.1 Ntt = 15.1 1450 =1260.87(kN) Htc = 15.1 Htt = 15.1 45 = 39.13(kN) Mtc = 15.1 Mtt = 15.1 55 =47.83(KNm) Độ lệch tâm e = Ntt Mtt = 524 68.30 =0.038(m) 2.Khung trục tính toán Mặt bằng Móng số 1 Đồ án nền móng công trình Trang 1 SVTH: Đặng Minh Truyền II. SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH. 1. Bề dày các lớp trong cột địa tầng. 2. Các chỉ tiêu cơ lý của đất nền. Tích chất cơ lý Ký hiệu Đơn vị Lớp đất CH1 CL1 CL2 CH2 CL3 CL4 Độ ẩm tự nhiên w % 62.54 77.79 46.96 28.90 27.35 28.15 Dung trọng ướt w γ g/cm3 1.58 1.49 1.664 1.889 1.9 1.871 Dung trọng khô d γ g/cm3 0.986 0.840 1.137 1.466 1.493 1.461 Tỉ trọng hạt G s 2.689 2.685 2.687 2.687 2.679 2.678 Tỉ số rổng e 1.792 2.209 1.380 0.835 0.797 0.836 Độ rỗng n % 63.34 68.72 57.69 45.45 44.29 45.43 Độ bảo hòa S r % 93.69 94.59 91.33 93.04 91.96 90.40 Sức chịu nén q u kG/cm2 0.392 0.206 0.316 2.597 2.073 0.946 Lực dính C kG/cm2 0.175 0.111 0.152 0.834 0.673 0.299 Góc nội ma sát ϕ Độ 10.08 2.616 8.556 32.61 30.54 33.25 Giới hạn dẻo W p % 28.32 29.81 29.42 27.63 29.72 29.71 Giới hạn W % 54.16 49.10 48.69 52.98 46.89 47.11 Đồ án nền móng công trình Trang 2 Bề dày (m) Loại địa chất công trình: loại 3 CH1 1.5 CL1 6.3 CL2 10.2 CH2 9.8 CL3 5.5 CL4 6.7 SVTH: Đặng Minh Truyền chảy I Chỉ số dẻo I p % 25.83 19.30 19.27 25.35 17.17 14.41 Độ sệt B 1.324 2.486 0.916 0.049 -0.14 -0.09 Hệ số nén lún a Cm2/kG 0.12 0.11 0.08 0.086 0.77 0.71 Mô dun biến dạng E 0 kG/cm2 51 77 54 149 183 341 Chú ý: - Đất đắp có γ tc = 1800 kg/m 3 , ϕ = 30 0 . - Mực nước ngầm cách mặt đất tự nhiên 1m. B. THIẾT KẾ SƠ BỘ VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN MÓNG I. TÀI LIỆU ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH: 1. Mô tả và đánh giá. Theo tài liệu địa chất bên trên ta đánh giá sơ bộ địa chất công trình như sau: - Lớp CH1: là lớp sét màu nâu, dạng nhão.sức chiụ tải thấp,lún nhiều - Lớp CL1: là lớp sét xanh lẫn ít hữu cơ và cát mịn, trạng thái nhão, sức chịu tải thấp - Lớp CL2: là lớp xám xanh lẫn ít cát mịn trạng thái dẽo nhão. sức chịu tải thấp. - Lớp CH2: là lớp sét xám vàng, trạng thái cứng đến nữa cứng.khả năng chịu tải mũi cọc thấp. - Lớp CL3 : là lớp sét xám vàng, pha ít cát vàng và sạn sỏi. trạng thái cứng, lớp này thích hợp chịu mũi cọc bê tông cốt thép. - Lớp CL4 : là lớp sét màu xám xanh lẩn xám đen lẫn cát mịn, trạng thái cứng. 2. Số liệu địa chất. Tên chỉ tiêu Loại đất CH1 CL1 CL2 CH2 CL3 CL4 Dung trọng ướt γ (g/cm 3 ) 1.580 1.490 1.664 1.889 1.900 1.871 Dung trọng khô γ d (g/cm 3 ) 0.986 0.840 1.137 1.466 1.493 1.461 Tỉ trọng G s 2.689 2.685 2.687 2.687 2.689 2.687 Độ ẩm W (%) 62.54 77.79 46.96 28.90 27.35 28.15 Giới hạn chảy W c (%) 54.16 49.10 48.69 52.98 46.89 47.11 Giới hạn dẽo W d (%) 28.32 29.81 29.42 27.63 29.72 29.71 Góc ma sát trong ϕ  10.08 2.616 8.556 32.61 30.54 33.25 Độ sệt B 1.324 2.486 0.916 0.049 -0.14 -0.09 Hệ số rổng e 1.792 2.209 1.380 0.835 0.797 0.836 Dung trọng đẩy nổi dn γ 0.605 0.525 0.71 0.92 0.94 0.92 Lực dính C (kg/cm 2 ) 0.175 0.111 0.152 0.834 0.673 0.299 Đồ án nền móng công trình Trang 3 SVTH: Đặng Minh Truyền Mơ dun biến dạng 51 77 54 149 183 341 II. PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN MĨNG. 1. Đánh giá sức chịu tải của đất nền. Theo quy phạm TCXD 45-70 ta có: ][ DcBhAbmR TS tc ++= γγ ; đối với cơng trình khơng có tầng hầm Trong đó: − m=1 hệ số điều kiện làm việc; − b=1m bề rộng cạnh móng nhỏ nhất giả định. − h=1.5m là độ sâu chơn móng đã dự kiến. − γ t : trọng lượng riêng trung bình của các lớp đất nằm trên đáy móng , lấy bằng 2T/m 2 − s γ trọng lượng riêng trung bình của các lớp đất nằm dưới đáy móng − c: Lực dính đơn vị của đất nằm dưới đáy móng. c=0.111kg/cm 2 = 1.11 T/m 2 − A, B, D: hệ số phụ thuộc vào góc ma sát trong của đất nằm dưới đáy móng. Với 0 616.2 = ϕ tra bảng tiêu chuẩn ta được các giá trị: A=0.0392; B=1.16; D=3.379; Áp lực tiêu chuẩn của đất nền là: R tc = 1[0.0392x1x0.525+1.16x1.5x2 + 3.379x1.11] = 7.25 T/m 2 . 2. Chọn Phương án Móng Có hai phương án móng là : 1.Phương án móng băng 2.Phương án móng cọc bê tơng cốt thép C.THIẾT KẾ CHI TIẾT PHƯƠNG ÁN MĨNG I.PHƯƠNG ÁN MĨNG BĂNG 1- Xác định kích thước sơ bộ móng -Chọn dộ sâu đặt móng là: Df=1.5m -Chọn bề rộng móng là: b=2 m -Chọn chiều cao móng là: h=0.8m -Chiều dài móng: L=∑Li+a 1 +a 2 Với Li là khoảng cách giữa các cột a1,a2 là khoảng cách các đầu thừa a 1 =1m a 2 =1m L=4+6+6+4+1+1=19 m 2 .Tải trọng tác dụng lên móng băng Giá trò tính toán: Ntt=145T Htt= 4.5T Mtt= 5.5T/m Đồ án nền móng cơng trình Trang 4 SVTH: Đặng Minh Truyền Giá trò tiêu chuẩn: Ntc= 15.1 Ntt = 15.1 145 =126.09(T) Htc= 15.1 Htt = 15.1 5.4 = 3.91(T) Mtc= 15.1 Mtt = 15.1 5.5 =4.78(Tm) Độ lệch tâm e= Ntt Mtt = 145 5.5 =0.038(m) 3-Kiểm tra ổn định đất nền Kiểm tra độ ổn đònh của nền với 3 điều kiện: Rtc =m(A*b*γ s +B*Df*γ t +D*c) =1(0.04*2*0.525+1.175*1.5*0.525+3.43*11.1) = 39.04(KN/m 2 ) Pmax = F Ntc [1+ L e6 ]+γtb*Df= 5.2*19 12609 [1+ 19 209.2*6 ]+22*1.5 =483.63(KN/m 2 ) Pmin = F Ntc [1- L e6 ]+γtb*Df= 5.2*19 12609 [1- 19 209.2*6 ]+22*1.5 =113.28KN/m 2 ) Ptb = 2 minmax pp + = 2 8.26070.1311 + =298.455(KN/m 2 ) Ptc = F Ntc +γ tb *Df= 5.2*19 12609 +22*1.5 =298.45 (KN/m 2 ) Ta thấy pmax = 483.63(KN/m 2 )>1.2Rtc = 46.85(KN/m 2 ) pmin > 0 ptb < Rtc Vậy nền khơng thỏa điều kiện => loại bỏ trường hợp móng băng II.PHƯƠNG ÁN MĨNG CỌC BÊ TƠNG CỐT THÉP 1. SỐ LIỆU TÍNH TỐN: - Tải trọng tính tốn tại cao trình 0.00:  N tt = 1450 (KN) = 145 (T)  H tt = 45 (KN) = 4.5 (T)  M tt = 55 (KN) = 5.5 (T) - Tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn:  N tc = n N tt = 1.15 145 = 126.09 T Đồ án nền móng cơng trình Trang 5 SVTH: Đặng Minh Truyền  H tc = n H tt = 1.15 4.5 = 3.91T  M tc = n M tt = 1.15 5.5 = 4.78 T.m n: hệ số vượt tải gần đúng chọn ở giữa 1.1-1.2 là 1.15 Nhận xét chung: Lớp CH1,CL1, CL2, CH2 thuộc loại mềm yếu; lớp CL3 có tính chất xây dựng tốt và dày; lớp CL4 có tính chất xây dựng rất tốt nhưng sâu. => Chọn phương án móng cọc đài thấp lớ: sử dụng cọc 30x30(cm), đài đặt vào p CH1, cọc hạ xuống lớp CL3 khoảng 3.1m. 2. PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG VÀ VẬT LIỆU MÓNG CỌC: a) Đài cọc: • Bê tông: Mac250 có R b = 1150 T/m 2 , R bt = 90 T/m 2 • Cốt thép: CB300T • Bê tông lót: Mac100 dày 10cm • Đài liên kết ngàm với cột và cọc (xem bản vẽ). Thép của cọc neo trong đài ≥20d (chọn 50cm) và đầu cọc trong đài là 10cm. b) Cọc đúc sẵn: • Bê tông: Mac250 có R b = 1150 T/m 2 • Cốt thép: CB300T 3. TÍNH TOÁN MÓNG CỌC: 1. Chọn cọc và độ chôn sâu của đáy đài: a. Độ sâu đáy đài: h ≥ 0.7h min h min = tan( 45 0 – φ/2). b. .2 γ tt H = tan( 45 0 – 10.08 0 /2). 1.558.1 5.42 x x = 1.63m Có: Q= 2.5 T; φ= 10.080 ; γ= 1.58 b chọn sơ bộ là 1.5m => 0.7h min = 1.141m => Chọn h= 1.5m > 1.141m b. Chọn cọc: - Tiết diện cọc 30x30cm. Thép dọc 4∅16 - Chiều dài cọc: chọn chiều sâu cọc hạ vào lớp CL3 là 3.1m => l c = (1.5 + 6.3 +10.2 + 9.8+3.1) – 1.5 + 0.6 = 30m Cọc được chia thành 3 đoạn dài 10m nối bằng hàn bản mã. 2. Kiểm tra và tính toán khi vận chuyển cẩu lắp cọc : Đồ án nền móng công trình Trang 6 SVTH: Đặng Minh Truyền Cọc bố trí 2 móc cẩu và dùng móc cẩu trong sơ đồ cẩu cọc để dựng cọc. • Khi vận chuyển cọc: Tải phân bố đều: q= γ.F.n (hệ số động n= 2) = 2.5x0.30 2 x2 = 0.450 (T/m) M 1 = 0.0214.q.L 2 = 1.4 (T.m) M M M L 0.207L 0.207L q • Khi treo cọc: M 2 = 0.068.q.L 2 = 4.40 (T.m)  Ta lấy M 2 để tính toán. M M1 L q 0.294L 429.0189.0 )04.030.0(30.01150 4.4 22 0 2 =<= − == R b m xxhbR M αα Trong đó: h 0 = 0.3 – 0.04 = 0.26 (lớp bảo vệ là 0.04 m) R b = 1150 cường độ bê tông b = 0.3 m bề rộng cọc M 2 = 4.4 Tm m αξ 211 −−= = 1 - 236.0*21 − =0.211 => 623.0211.0 =<= R ξξ )(31.6)(1031.6 30000 26.030.01150211.0 . 224 0 cmmx xxx R hbR A S b s ==== − ξ Vậy thép đã chọn trong cọc 4ø16(A s = 8.04cm 2 ) là thỏa mãn. • Tính cốt thép làm móc cẩu: Lực kéo móc cẩu: F k = q.L=0.45*10=4.5 Đồ án nền móng công trình Trang 7 SVTH: Đặng Minh Truyền => Tại 1 nhánh: ' k F = )(25.2 2 5.4 2 . 2 T Lq F k === Thép cẩu chọn loại CB300V: => )(75.0)(1075.0 30000 25.2 224 ' cmmx R F A S k s ==== − => Chọn thép cẩu là 1ø14(A s = 1.13 cm 2 ) 3. Sức chịu tải của cọc: a. Sức chịu tải của cọc theo vật liệu: Với cọc bê tông cốt thép, sức chịu tải cực hạn của cọc theo vật liệu xác định theo công thức thanh chịu nén có xét đến uốn dọc. Sự uốn dọc được xét như tính một cột trong tính toán bê tông . Q vl = ϕ.( R b .F b + R s .F s ) trong đó: ϕ - Hệ số xét đến ảnh hưởng của uốn dọc, phụ thuộc độ mảnh được xác định dựa vào Bảng hệ số phân mảnh b – Bán kính của cọc tròn hoặc cạnh cọc vuông . d - Bề rộng của tiết diện chữ nhật . l 0 = ν.l ( m ) - Chiều dài tính toán của cọc . l ( m ) - Chiều dài thực của đoạn cọc khi bắt đầu đóng cọc vào đất tính từ đầu cọc đến điểm ngàm trong đất . ν - Hệ số phụ thuộc liên kết của hai đầu cọc, lấy theo hình sau: R b - Cường độ chịu nén của bê tông ( T/m 2 ) . F b - Diện tích tiết diện ngang của cọc ( m 2 ) . R s - Cường độ chịu kéo của thép (T/m 2 ) . F s - Diện tích cốt thép dọc trong cọc ( m 2 ) . Tính toán cụ thể: Chiều dài tính toán của cọc:l 0 = ν.l Trong trường hợp này, đầu cọc ngàm trong đài và mũi cọc ngàm trong lớp đất cứng → ν = 0.5 . l = 30 m → l 0 = 0.5 x 30 = 15 m Đồ án nền móng công trình Trang 8 ν = 2 ν = 0.7 ν = 0.5 Đầu cọc ngàm trong đài và mũi cọc nằm trong đất mềm Đầu cọc ngàm trong đài và mũi cọc tựa lên đất cứng hoặc đá Đầu cọc ngàm trong đài và mũi cọc ngàm trong đá SVTH: Đặng Minh Truyền 50 30.0 15 0 === b l λ → ϕ = 0.861 R b = 1150 T/m 2 , R s = 30000 T/m 2 F b = 0.30 x 0.30 – 8.04x 10 4 − = 0.0892 m 2 4∅16 có F s = 8.04 x 10 -4 m 2 (F s = 2 r π ) → Q vl = 0.861x( 1150x0.0892 + 30000x8.04x10 -4 ) = 109.09 T b. Xác định sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ đất nền - Sức chịu tải cực hạn của cọc theo đất nền Q s được xác định theo công thức sau : Q u = Q s + Q p = ∑ = n i isi lfu 1 + A p x q p với: f si – Ma sát bên tác dụng lên cọc ( T/m 2 ) . A p – Diện tích tiết diện ngang mũi cọc (m 2 ) . q p – Cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc ( T/m 2 ) . - Sức chịu tải cho phép của cọc được tính theo công thức: p p s s a FS Q FS Q Q += Trong đó: FS s - Hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên, lấy bằng 1.5 ÷ 2.0 . Chọn FS s = 2.0 FS p - Hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc, lấy bằng 2.0 ÷ 3.0 . Chọn FS p = 3.0 • Tính thành phần chịu tải do ma sát xung quanh cọc Q s : Q s = ∑ = n i isi lfu 1 Trong đó: n - Số lớp đất . u - Chu vi tiết diện cọc (u=4 x 0.30 = 1.2 m ) . l i - Chiều dày lớp đất thứ i ( m ) . f si - Ma sát bên tác dụng lên cọc ở lớp đất thứ i ( T/m 2 ) . nm h : chiều cao mạch nước ngầm. i h : chiều cao lớp thứ i γ wi: dung trọng ướt lớp thứ i. γ dni: Dung trọng đẩy nổi lớp thứ i. Tính f si : f si = K i . ' iv σ .tanϕ i + c i Lớp CH1:  K 1 = 1- sinϕ 1 = 1 – sin10.08 0 = 0.824  ' 1v σ = nm h .γ w1 + ( ) 2 1 nm hh − . γ dn1 = 1x1.58 + 0.25x0.605 = 1.731 ( T/m 2 )  l 1 = 0.5m  f s1 = 0.824x1.731x tan(10.08 0 ) + 1.75= 2 ( T/m 2 ) Lớp CL1: Đồ án nền móng công trình Trang 9 SVTH: Đặng Minh Truyền  K 2 = 1- sinϕ 2 = 1 – sin2.616 0 = 0.955  ' 2v σ = nm h .γ w1 + ( ) 1 nm hh − . γ dn1 + ) 2 ( 2 h x γ dn2 = 1.0x1.58 + 0.5x0.605 + 3.15x0.525= 3.54 ( T/m 2 )  l 2 = 6.3m => f s2 = 0.955x3.54x tan(2.616 0 ) + 1.11 = 1.26 ( T/m 2 ) Lớp CL2:  K 3 = 1- sinϕ 3 = 1 – sin8.556 0 = 0.852  ' 3v σ = nm h .γ w1 + ( ) 1 nm hh − . γ dn1 + 2 h x γ dn2 + 2 3 h x γ dn3 = 1.0x1.58 + 0.5x0.605 + 6.3x0.525 + 5.1x0.61 = 8.301 ( T/m 2 )  l 3 = 10.2m => f s3 = 0.852x8.301x tan(8.556 0 ) + 1.52= 1.56 ( T/m 2 ) Lớp CH2:  K 4 = 1- sinϕ 4 = 1 – sin32.61 0 = 0.461  ' 4v σ = nm h .γ w1 + ( ) 1 nm hh − . γ dn1 + 2 h x γ dn2 + 3 h x γ dn3 + 2 4 h x γ dn4 = 1.0x1.58 + 0.5x0.605 + 6.3x0.525 + 10.2x0.61 + 4.9x0.92 = 15.92 ( T/m 2 )  l 4 = 9.8m => f s4 = 0.461x15.92x tan(32.61 0 ) + 8.34 = 13.04 ( T/m 2 ) Lớp CL3:  K 4 = 1- sinϕ 4 = 1 – sin30.54 0 = 0.492  ' 5v σ = nm h .γ w1 + ( ) 1 nm hh − . γ dn1 + 2 h x γ dn2 + 3 h x γ dn3 + 4 h x γ dn4 + 2 4 h x γ dn5 = 1.0x1.58 + 0.5x0.605 + 6.3x0.525 + 10.2x0.61 + 9.8x0.92 +1.55x0.94 = 21.885 ( T/m 2 )  l 4 = 3.1m => f s5 = 0.492x21.885x tan(30.54 0 ) + 6.73 = 13.08 ( T/m 2 ) Vậy :Q s = ∑ = n i isi lfu 1 = 1.2x(0.5x2+6.3x1.26+10.2x1.56+9.8x13.04+13.08x3.1) = 231.828(T) • Tính thành phần sức chịu tải của đất ở mũi cọc Q p : Q p = A p x q p A p – Diện tích tiết diện ngang mũi cọc (m 2 ) . A p = 0.30x0.30= 0.09 m 2 q p – Cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc ( T/m 2 ) . q p = c.N c + ' vp σ .N q + γ.d p .N γ trong đó: c - Lực dính đơn vị của lớp đất chứa mũi cọc (c = 8.34T/m 2 ) . ' vp σ - Ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng tại độ sâu mũi cọc do trọng lượng bản thân đất ( T/m 2 ) . γ - Trọng lượng thể tích của đất tự nhiên ở độ sâu mũi cọc (γ = 1.900T/m 3 ) . Đồ án nền móng công trình Trang 10