BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG ---------------- ` PHẦN 3 NỀN MÓNG ( 15% ) GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : Ths.PHÙNG VĂN KIÊN. SINH VIÊN THỰC HIỆN : NGÔ TOÀN. LỚP : 2016X7 NHIỆM VỤ 1. ĐẶC ĐIỂM, QUY MÔ, TÍNH CHẤT CỦA CÔNG TRÌNH 2. LỰA CHỌN GIẢI PHÁP NỀN MÓNG 3. THIẾT KẾ MÓNG TRỤC 2-A 4. THIẾT KẾ MÓNG HỢP KHỐI TRỤC 2-B-C I. GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH 1. Đặc điểm kiến trúc công trình Công trình “Chung cư cao tầng thuộc KĐTM Bỉm Sơn” là một công trình cao tầng với 16 tầng nổi. Công trình có cốt sàn tầng trệt là -4,3m, cốt tự nhiên -0,75 m. Chiều cao từ cốt +0 (sàn tầng trệt) đến đỉnh toà nhà là 55,4 m. , công trình có mặt bằng chữ nhật , với kích thước mặt bằng :46,42 x19,12m. Hệ thống giao thông của công trình được tập trung ở trung tâm của công trình, hệ thống giao thông đứng bao gồm 2 khu thang máy (3 buồng), 2 cầu thang bộ, 2. Đặc điểm kết cấu công trình Các cấu kiện chịu lực chính là hệ thống khung lõi kết hợp với hệ khung cùng tham gia chịu lực. Khi tính toán khung mặt ngàm tại -4,30 m. Do công trình là nhà cao tầng, nên tải trọng đứng, mômen lật do tải trọng gió và tải trọng động đất gây ra rất lớn, vì vậy đòi hỏi móng và nền phải có khả năng chịu lực tốt, đồng thời phải đảm bảo cho độ lún và nghiêng của công trình được khống chế trong phạm vi cho phép, đảm bảo cho công trình có đủ tính ổn định dưới tải trọng gió và tải trọng động đất. Điều đó đã đặt ra cho công tác thiết kế và thi công móng những yêu cầu rất cao và khá nghiêm khắc. Thiết kế móng phải đáp ứng được các yêu cầu sau đây: Áp lực tại đáy móng không được vượt quá khả năng chịu lực của nền đất hoặc khả năng chịu lực của cọc. Khi tính toán nền móng theo TTGH II, cần khống chế độ lún giới hạn và độ lún lệch giới hạn của công trình để có thể sử dụng công trình một cách bình thường, và để nội lực bổ sung do sự lún không đều của nền gây ra trong kết cấu siêu tĩnh không quá lớn để kết cấu khỏi hư hỏng và để đảm bảo mĩ quan của công trình thì: Theo bảng H.2 TCXD 10304 - 2014 đối với nhà khung bê tông cốt thép nhiều tầng thì: Độ lún tuyệt đối giới hạn: Sgh = 8 cm. Độ lún lệch tương đối giới hạn Sgh = 0,002. Đáp ứng các yêu cầu chống thấm đối với các phần ngầm của công trình.Việc thi công móng phải tránh hoặc tìm biện pháp để giảm ảnh hưởng tới công trình xây dung lân cận, dự báo tác hại đến môi trường, cách phòng chống. II. ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 1. Đánh giá điều kiện địa chất công trình 1.1. Đặc điểm địa chất công trình. Công trình“Chung cư cao tầng thuộc KĐTM Bỉm Sơn ” thuộc địa phận thị xã Bỉm Sơn– Thanh Hóa. Với số liệu địa chất kèm theo như sau: Địa tầng nền đất được khảo sát đến độ sâu 70 m. Lựa chọn chiều dày các lớp đất thông qua hố khoan HK1. - Lớp 1: Đất lấp dày 2 m. - Lớp 2: Sét pha xám vàng,trạng thái dẻo mềm dày 2 m. - Lớp 3: Lớp cát hạt trung màu xám xanh,xám vàng.Kết cấu rời dày 4m. - Lớp 4: Bùn sét pha lẫn vỏ sò màu xám đen.Trạng thái chảy dày 1m. - Lớp 5: Sét pha màu xám vàng xám xanh đến loang lổ .Trạng thái dẻo cứng dày 21m. - Lớp 6: cát thô – hạt trung màu xám vàng - chặt vừa dày 15m. - Lớp 7: lớp sét pha màu xám vàng xám xanh dày 5m. - Lớp 8: lớp cát hạt trung lẫn sỏi sạn.Kết cấu chặt vừa dày 4m. - Lớp 9: lớp sét màu xám xanh .Trạng thái dẻo cứng dày 10m. - Lớp 10: lớp đá phiến sét phân lớp mỏng màu xám sáng,xám xanh.Trạng thái cứng chắc dày 14m. Chỉ tiêu cơ học, vật lý của các lớp đất như trong bảng: Bảng chỉ tiêu cơ lý và kết quả thí nghiệm hiện trường các lớp đất Lớp đất Tên đất w kN/m3 s kN/m3 e W (%) WL (%) WP (%) IIO cII (kPa) a1-2 (cm2/kG) N30 1 Đất lấp 17 - - - - - - - - - 2 Sét pha xám vàng 17,85 26.48 0,997 34,9 39.3 28.4 9031’ 17 0.037 6 3 cát hạt trung màu xám xanh,xám vàng 19,1 26.08 0,694 - - 43,3 340 - - 8 4 Bùn sét pha lẫn vỏ sò màu xám đen 15,5 26.18 1,708 60,1 58,4 43,3 4017’ 6.08 0.108 2 5 Sét pha màu xám vàng xám xanh đến loang lổ 18,73 26,58 0,825 28,7 37,9 23,6 13024’ 21,08 0,029 15 6 cát thô – hạt trung màu xám vàng 18,2 26,09 0,67 - - - 25023’ - - 20 7 sét pha màu xám vàng xám xanh 18,63 26,58 0,861 30,6 39,6 24,9 11036’ 20,2 0,033 14 8 cát hạt trung lẫn sỏi sạn 18,5 25,99 - - - - 25010 ’ - - 27 9 sét màu xám xanh 18,93 26,67 0,81 28,8 40,3 21,8 140 25,89 0,03 11 10 đá phiến sét phân lớp mỏng màu xám sáng,xám xanh 22,06 26,58 - - - - - - - - Trong đó:W: Độ ẩm tự nhiên của đất; WL: Giới hạn chảy của đất dính; WP: Giới hạn dẻo của đất dính; : Trọng lượng riêng của hạt đất; : Là trọng lượng riêng tự nhiên của đất; e: Hệ số rỗng; : góc ma sát trong; Để tiến hành lựa chọn giải pháp nền móng và độ sâu chôn móng cần phải đánh giá tính chất xây dựng của các lớp đất. a. Lớp 1: Đất lấp có chiều dày 2m Đây là lớp đất có đá, gạch ,cát,cát pha…, tương đối dày. Mực nước ngầm nằm sâu -3m so với cos -2m thuộc lớp này . b. Lớp 2: Sét pha xám nâu , nâu gu vàng dày 3,3m. Đất ở trạng thái dẻo mềm - Tỷ trọng: = -Trọng lượng riêng đẩy nổi: kN/m3 Mô đun biến dạng E=6700kPa, chỉ số SPT N30=6 . Cho thấy đây là lớp đất yếu độ biến dạng lớn, sức chịu tải bé. Vậy đây là lớp đất có tính chất xây dựng kém ta không đặt móng cho công trình lên lớp đất này. c. Lớp 3: : Lớp cát hạt trung màu xám xanh,xám vàng.Kết cấu rời dày 8m - Tỷ trọng: = -Trọng lượng riêng đẩy nổi: kN/m3 Với Mô đun biến dạng E=4903kPa, chỉ số SPT N30=8.Cho thấy đây là lớp đất yếu độ biến dạng lớn, sức chịu tải bé. Vậy đây là lớp đất có tính chất xây dựng kém ta không đặt móng cho công trình lên lớp đất này. d. Lớp 4: Bùn sét pha lẫn vỏ sò màu xám đen.Trạng thái chảy dày 1m -Độ sệt:B=1,11 Đất ở trạng thái sệt. - Tỷ trọng: = -Trọng lượng riêng đẩy nổi: kN/m3 Với Mô đun biến dạng E=2451kPa ,chỉ số SPT N30=2.Cho thấy đây là lớp đất có độ biến dạng, sức chịu tải yếu. Vậy ta không nên đặt móng lên lớp đát này. e. Lớp 5: Sét pha màu xám vàng xám xanh đến loang lổ dày 21m -Độ sệt:B=0,35 Đất ở trạng thái dẻo cứng . - Tỷ trọng: = -Trọng lượng riêng đẩy nổi: kN/m3 Mô đun biến dạng E=10787kPa ,chỉ số SPT N30=15 theo đánh giá địa chất lớp đất có chiều dày khá lớn, là lớp đất có độ biến dạng, sức chịu tải trung bình .Vậy đây là lớp đất có tính chất xây dựng trung bình , hạn chế đặt móng trên lớp đất này . f. Lớp 6: cát thô – hạt trung màu xám vàng - chặt vừa dày 15m . - Tỷ trọng: = -Trọng lượng riêng đẩy nổi: kN/m3 Với Mô đun biến dạng E=17652kPa, chỉ số SPT N30=20. là lớp đất tốt có sức chịu tải khá lớn i. Lớp 7: sét pha màu xám vàng xám xanh dày 5m. Đây là lớp đất rất tốt, có chiều dày lớn. Do vậy phù hợp với giải pháp móng cọc ly tâm, mũi cọc tựa vào lớp đất này là hợp lý nhất. - Tỷ trọng: = Trọng lượng riêng đẩy nổi: kN/m3 Với Mô đun biến dạng E=9807kPa, chỉ số SPT N30=14. theo đánh giá địa chất lớp đất có chiều dày khá lớn, là lớp đất có độ biến dạng, sức chịu tải trung bình .Vậy đây là lớp đất có tính chất xây dựng trung bình , hạn chế đặt móng trên lớp đất này k. Lớp 8: cát hạt trung lẫn sỏi sạn.Kết cấu chặt vừa dày 4m. . - Tỷ trọng: = -Trọng lượng riêng đẩy nổi: kN/m3 Với Mô đun biến dạng E=29812kPa, chỉ số SPT N30=27 Cho thấy đây là lớp đất có độ biến dạng, sức chịu tải yếu. Vậy ta không nên đặt móng lên lớp đát này. l. Lớp 9 sét màu xám xanh .Trạng thái dẻo cứng dày 10m. -Đất ở trạng thái dẻo cứng . - Tỷ trọng: = -Trọng lượng riêng đẩy nổi: kN/m3 Với Mô đun biến dạng E=12749 kPa, chỉ số SPT N30=11. . Cho thấy đây là lớp đất có độ biến dạng, sức chịu tải trung bình .Vậy đây là lớp đất có tính chất xây dung trung bình. Nếu là phương án móng cọc thì có thể đặt mũi cọc tỳ lên lớp đất này. m. Lớp 10: lớp đá phiến sét phân lớp mỏng màu xám sáng,xám xanh.Trạng thái cứng chắc dày 14m. . - Tỷ trọng: = -Trọng lượng riêng đẩy nổi: kN/m3 Với Mô đun biến dạng E=29420kPa, chỉ số SPT N30=20. -N30 > 100 theo hồ sơ địa chất , ta chọn N30= 80 để tính toán trong phạm vi đồ án cho thấy biến dạng của đất rất nhỏ. chỉ số SPT N30>100 đây là lớp đất rất tốt , cuội , rất chặt , phương án móng cọc nếu , mũi cọc nên tựa vào lớp đất này . 1.2. Điều kiện địa chất thuỷ văn Mực nước ngầm ở sâu -3m so với cos thiên nhiên, mực nước ngầm nằm khá nông nên khi thi công cần có biện pháp thoát nước hố móng. III. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG XUỐNG MÓNG 1. Lựa chọn giằng móng và định nghĩa tổ hợp nội lực 1.1.Chọn chọn tiết diện giằng và sơ bộ mặt bằng móng Sử dụng hệ giằng móng bố trí theo hệ trục ngang, dọc của mặt bằng công trình. Bố trí hệ giằng móng để giảm ảnh hưởng của việc lún không đều của móng công trình; tạo ổn định ngang cho hệ móng công trình. Với bước cột 9,9m và 6,9 m nên ta chọn giằng móng có kích thước 400x800mm. Giằng móng làm việc như dầm trên nền đàn hồi, giằng truyền một phần tải trọng đứng xuống đất. Tuy nhiên để đơn giản tính toán và thiên về an toàn ta xem tải trọng giằng truyền nguyên vẹn lên móng theo diện truyền tải. Ngoài ra giằng còn truyền tải trọng ngang giữa các móng, tuy nhiên theo sơ đồ tính khung ta coi cột và móng ngàm cứng nên một cách gần đúng ta bỏ qua sự làm việc của giằng. 1.2. Tải trọng do công trình truyền xuống trong mô hình tính toán: -Tổ hợp nội lực được định nghĩa như sau: +Tổ hợp : TH1 = TT + HT ; (ADD) TH2 = TT+ 0,9.HT + 0,9.GIOX; (ADD) TH3 = TT+ 0,9.HT - 0,9.GIOX; (ADD) TH4 = TT+ 0,9.HT + 0,9.GIOY; (ADD) TH5 = TT+ 0,9.HT - 0,9.GIOY; (ADD) -Tải trọng do công trình truyền xuống móng do các loại tải trọng gây ra, ta có bảng xuất nội lực từ etabs lên cột trục D-2và B-C-2 (đơn vị momen kN.m , Lực là kN) Story Label Output Case FX FY FZ MX MY kN kN kN kN-m kN-m BASE 2 TT+HT -140.14 -158.37 9800.21 197.08 -357.86 BASE 10 TT+HT -26.01 80.25 10891.01 -88.68 -156.52 BASE 17 TT+HT -33.33 -110.39 11083.68 141.98 -51.88 BASE 24 TT+HT -159.36 258.79 10018.63 -321.90 -265.96 2. Nội lực tính toán đầy đủ để thiết kế các móng các móng: 2. 1. Nội lực tính toán tổng cộng tính đến mặt đài móng M1 (trục D-2) Label 2: 2.1.1 . Nội lực tính toán bổ sung -. Trọng lượng do giằng móng gây ra : Tải trọng giằng truyền lên các móng như sau:(coi gần đúng giằng móng có chiều dài bằng khoảng cách giữa các mép cột.) = 0,419,9x225= 198 kN 2.1.2. Nội lực tính toán của kết cấu bên trên ( theo kết quả tính khung ) ứng với tổ hợp bất lợi nhất . - Nội lực do công trình bên trên đã được tổ hợp như bảng trên và ta chọn cặp nội lực nguy hiểm nhất tổ hợp có Nmax lớn nhất : 2.1.3. Tổng nội lực tính toán kể cả phần nội lực bổ sung -Tổng nội lực truyền đến mặt đài kể cả do nội do giằng móng : + Lực dọc : + Momen và lực cắt : ; ; Nội lực tổng cộng tính đến mặt đài móng M1 (kể thêm tác dụng của giằng và sàn tầng hầm) là: kN kN.m kN.m kN kN 9998,21 197,08 -357,9 -140,1 -158,4 -Nội lực tiêu chuẩn : bằng nội lực tính toán chia cho hệ số an toàn n=1,2 kN kN.m kN.m kN kN 8166,84 164,23 -298,25 -116,75 -132 2.2. Nội lực tính toán tổng cộng tính đến mặt đài móng M2 (dưới trục 2-B-C): 2.2.1. Nội lực tính toán bổ sung. - Trọng lượng do giằng móng gây ra: Tải trọng giằng truyền lên các móng như sau:(coi gần đúng giằng móng có chiều dài bằng khoảng cách giữa các mép cột.) = 0,41 8,4x225= 151,2 kN 2.2.2. Nội lực tính toán của kết cấu bên trên ( theo kết quả tính khung ) ứng với tổ hợp bất lợi nhất . - Nội lực do công trình bên trên đã được tổ hợp như bảng trên và ta chọn cặp nội lực nguy hiểm nhất tổ hợp có Nmax lớn nhất : -Xác định tâm móng Có khoảng cách giữa 2 cột a=3,08m. (m) Chọn x=1,7(m) -Tổng nội lực truyền đến mặt đài kể cả do nội lực bổ sung do sàn tầng hầm và do giằng móng : + Lực dọc : + Momen và lực cắt : ; ; Nội lực tổng cộng tính đến mặt đài móng M2 (kể thêm tác dụng của giằng và sàn tầng trệt) là: kN kN.m kN.m kN kN 22125,89 53,33 -208,4 -59,34 -30,14 + Nội lực tiêu chuẩn : bằng nội lực tính toán chia cho hệ số an toàn n=1,2 kN kN.m kN.m kN kN 18438 44,44 -173,67 -49,45 -25,12 IV. PHÂN TÍCH LỰA CHỌN GIẢI PHÁP NỀN MÓNG , ĐỘ SÂU ĐẶT MÓNG 1. Chọn loại nền móng. Với các đặc điểm địa chất công trình như đã giới thiệu, các lớp đất trên là đất yếu xen kẽ không thể đặt móng nhà cao tầng lên được, chỉ có các lớp 6 là có khả năng đặt được móng cao tầng. Công trình có tải trọng lớn không thích hợp với giải pháp móng nông . Với quy mô và tải trọng công trình như trên, giải pháp móng sâu (móng cọc) là hợp lý hơn cả. Đặc điểm của một số loại cọc: - Cọc ép Cọc ép trước có ưu điểm là giá thành rẻ, thích hợp với điều kiện xây chen, không gây chấn động đến các công trình xung quanh. Dễ kiểm tra, chất lượng của từng đoạn cọc được thử dưới lực ép. Nhược điểm của cọc ép trước là kích thước và sức chịu tải của cọc hạn chế. - Cọc nhồi Nếu dùng móng cọc khoan nhồi, có thể đặt cọc lên lớp đất tốt nằm ở độ sâu lớn cho hệ số an toàn cao. +Ưu điểm của cọc khoan nhồi là có thể đạt đến chiều sâu hàng trăm mét, do đó phát huy được triệt để đường kính cọc và chiều dài cọc. Chịu tải trọng lớn. Có khả năng xuyên qua các lớp đất cứng. Đường kính cọc lớn làm tăng độ cứng ngang của công trình. Cọc nhồi khắc phục được các nhược điểm như tiếng ồn, chấn động ảnh hưởng đến công trình xung quanh. Rút được các công đoạn như đúc cọc , do đó không cần xây dựng bãi đúc , chuẩn bị cốp pha. Cho phép kiểm tra trực tiếp các lớp đất lấy mẫu từ các lớp đất đào lên, có thể đánh giá chính xác điều kiện đất nền , sử dụng được cho mọi loại địa tầng khác nhau. +Nhược điểm: giá thành cao, công nghệ thi công phức tạp, kiểm tra chất lượng bê tông cọc gặp nhiều khó khăn. - Cọc baret + Khi thi công cọc cũng như sử dụng cọc đảm bảo an toàn cho các công trình hiện có chung quanh. Loại cọc đặt sâu không gây lún ảnh hưởng đáng kể cho các công trình lân cận. + Quá trình thực hiện móng cọc, dễ dàng thay đổi các thông số của cọc (chiều sâu, đường kính) để đáp ứng với điều kiện cụ thể của địa chất dưới nhà. + Cọc baret tận dụng hết khả năng chịu lực của bê tông móng cọc do điều kiện tính toán theo lực tập trung. + Đầu cọc có thể chọn ở độ cao tuỳ ý cho phù hợp với kết cấu công trình và quy hoạch kiến trúc mặt bằng. + Rất dễ dàng làm tầng hầm cho nhà cao tầng. Do đó cọc baret đảm bảo được: + Độ lún cho phép + Sức chịu tải của cọc + Công nghệ thi công hợp lý không làm hư hại đến công trình đã xây dựng. + Đạt hiệu quả - kinh tế - kỹ thuật Nhược điểm: giá thành cao, công nghệ thi công phức tạp, kiểm tra chất lượng bê tông cọc gặp nhiều khó khăn. 2. Giải pháp mặt bằng móng Dựa vào đặc điểm của từng loại cọc móng, nội lực tại chân cột, ta đưa ra giải pháp mặt bằng móng như sau: + Dưới chân các cột: sử dụng giải pháp móng cọc nhồi. + Dưới chân lõi cứng (thang máy): sử dụng dạng móng bè tổ hợp nhiều cọc nhồi + Đáy đài cọc đặt cách cos sàn tầng trệt 8,05m. Kết luận: Căn cứ vào đặc điểm công trình, công nghệ thi công, tải trọng tác dụng lên công trình, điều kiện địa chất và vị trí xây dựng công trình, em quyết định chọn phương án móng cọc khoan nhồi để thiết kế nền móng cho công trình. 3. Lựa chọn loại cọc và phương pháp thi công cọc. Bê tông cấp bền B60 có Rb = 33 MPa ; Rbn = 18,5MPa Thép chịu lực nhóm có Rb = 14200kG/cm2 Thép đai nhóm có Rb = 6000kG/cm2 Do công trình chịu tải trọng lớn nên ta chọn cọc ép ly tâm đường kính D = 0,6m Sơ bộ chọn các kích thước : Chiều cao đài móng là h = 2m, đáy đài được đặt ở cos -6,30 m. Chân cọc cắm vào lớp cát thô hạt trung 3,15m.Phần cọc ngàm vào đài 15cm. Tổng chiều dài cọc tính từ đáy đài đến chân cọc là : L=0,15+2+1+21+3,15=27 m Lựa chọn phương pháp thi công cọc ép ly tâm V. XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI THẲNG ĐỨNG CỦA CỌC ĐƠN 1. Theo vật liệu làm cọc : 2. Theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT: - Trong trường hợp không chịu tác động của động đất - Sử dụng số liệu thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT để tính toán sức chịu tải cho phép của cọc theo công thức của Nhật Bản theo TCVN 10304 - 2014. - Sức chịu tải cực hạn của cọc: (kN) Trong đó: + : là cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc: Mũi cọc nằm trong cát thô chặt vừa cho cọc ép ly tâm → + -Diện tích tiết diện ngang của cọc: +u :chu vi cọc : + : cường độ sức kháng trung bình trên đoạn cọc nằm trong lớp đất rời thứ “i”: + : cường độ sức kháng trên đoạn cọc nằm trong lớp đất dính thứ “i”: + fL : là hệ số điều chỉnh theo độ mảnh đối với cọc khoan nhồi fL=1 + : là hệ số điều chỉnh cho cọc đóng, phụ thuộc vào tỷ lệ giữa sức kháng cắt không thoát nước của đất dính Cu và trị số trung bình của ứng suất pháp hiệu quả thẳng đứng, xác định theo biểu đồ trên Hình G.2a; + ls,i: Chiều dày của từng lớp đất rời tiếp xúc cọc; + Nsi: Chỉ số SPT của từng lớp đất rời mà cọc đi qua; + lci: Chiều dày của từng lớp đất dính tiếp xúc cọc; Cui = 6,25N: Lực dính không thoát nước của lớp đất dính thứ i tiếp xúc với cọc theo SPT Biểu đồ xác định hệ số và - Tính ứng suất bản thân: -Tính ứng suất trung bình tại các lớp : + Sức kháng cắt không thoát nước của lớp 3: tra biểu đồ G.2a ta có: + Ta có: + Ta có: Lớp đất (li) Nsi cu,i fL Cát hạt trung màu xám xanh 1,7 8 50 72,07 0,694 1 0,5 42,5 Bùn sét 1 2 12,5 87,02 0,14 1 1 12,5 Sét pha màu xám vàng,xám xanh 21 15 93,75 185,56 0,5 1 0,75 1476,56 Cát hạt trung 1,15 20 76,67 76,67 1531,56 3. Tính toán sức chịu tải cọc theo đất nền - Sức chịu tải của cọc tính theo chỉ tiêu cơ lý của đất: - Trong đó: + γc = 1 là hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất + qb là cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc + u = 2.3,14.0,3=1,885 m chu vi tiết diện ngang thân cọc + fi là cường độ sức kháng trung bình của lớp đất thứ i lên thân cọc + Ab=3,14.0,32= 0,283m2 diện tích tiết diện ngang mũi cọc + li chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ i + γcq =1 và γcf là hệ số điều kiện làm việc của lớp đất dưới mũi cọc và trên thân cọc có xét ảnh hưởng đến phương pháp hạ cọc tra bảng 4 TCVN 10304:2014 +fi được tra bảng (nội suy):bảng 3 (TCVN 10304:2014) Chia nên đất thành các lớp đồng nhất chiều dày mỗi lớp li ≤ 2m STT Lớp đất li(m) zi(m) Độ sệt fi γcf γcf.fi.l¬i (KPa) (KN/m) 1 Cát hạt trung màu xám xanh 1,7 7,15 Hạt vừa 60,3 1 102,51 2 Bùn sét pha lẫn vỏ sò 1 8.5 1,13 6 1 6 3 Sét pha xám vàng xám xanh đến loang lổ 2 10 0,35 40 1 80 2 12 41.8 83.6 2 14 43.6 87.2 2 16 45.3 90.6 2 18 46.9 93.8 2 20 48.5 97 2 22 50.1 100.2 2 24 51.7 103.4 2 26 53.3 106.6 2 28 54.9 109.8 1 29.5 56.1 56.1 4 Cát thô hạt trung 2 31 Hạt to,chặt vừa 94,4 1,1 207,68 1,15 32,65 96,61 122,21 Tổng 1446,7 Tổng γcf.fi.li= 1446,7kN/m -Lớp đất dưới đáy cọc là cát thô hạt trung z = 33,15 m (Tra bảng 2 –TCVN 10304 : 2014) -Do đài cọc đặt lên đất biến dạng lớn nên giá trị tính toán sức chịu tải cọc là: - Chọn: Pc=min(Pv; Pd, R’ c,u) = ( 2438; 2681,84;2877,8)(kN) →Vậy đưa vào tính toán. VI. THIẾT KẾ MÓNG M1 (TRỤC 2-D) : Tải trọng tính toán tổng cộng tác dụng tính đến mặt đài móng M2 là : kN kN.m kN.m kN kN 9998,21 197,08 -357,9 -140,1 -158,4 Giá trị tải trọng tiêu chuẩn được xác định bằng cách lấy giá trị tải trọng tính toán chia cho hệ số vượt tải trung bình n=1,2: kN kN.m kN.m kN kN 8166,84 164,23 -298,25 -116,75 -132 1. Xác định số lượng cọc và bố trí cọc trên mặt bằng: Áp lực tính toán giả định tác dụng lên đáy đài do phản lực đầu cọc gây ra là. Diện tích sơ bộ đáy đài là hd’: chiều cao đài. n: hệ số vượt tải n = 1,2 bt: là trị trọng lượng riêng trung bình của bê tông, tb =25(KN/m3). - Trọng lượng tính toán sơ bộ của đài: Nttsb = n.Ad. hd’.bt = 1,214,44225 = 866,4(kN). - Số lượng cọc sơ bộ: (cọc) Với m là hệ số kể đến ảnh hưởng của momen , chọn m= 1,2 Ta chọn số cọc là n’c =6 (cọc) bố trí cho móng. - Khoảng cách giữa các tim cọc 3d = 180 (cm); Khoảng cách từ tim cọc đến mép đài 0,7d = 42 (cm) .Mặt bằng bố trí cọc cho móng như hình vẽ sau: Mặt bằng bố trí cọc 2. Kiểm tra điều kiện lực max truyền xuống cọc dãy biên: 2.1. Xác định tải trọng tại đáy đài : - Từ mặt bằng bố trí cọc ta có diện tích đáy đài thực tế là: Ftt = 4,72,9= 13,63(m2). - Trọng lượng của đài sau khi bố trí cọc: Nttđ = n.Ftt. hđ’.bt= 1,213,63225 = 817,8(kN). -Trọng lượng đất lấp trên đài : - Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài: - Mô men tính toán xác định tương ứng với trọng tâm diện tích các cọc tại mặt phẳng đế đài: 2.2. Xác định lực truyền lên các cọc: Vì móng chịu tải lệch tâm theo hai phương nên lực truyền xuống cọc được xác định theo công thức sau: Trong đó: n’c = 6 là số lượng cọc trong móng. xmax, ymax- khoảng cách từ tim cọc biên đến trục Y, X. (xmax= 1,2m ; ymax= 1,125m) xi, yi - khoảng cách từ trục cọc thứ i đến các trục Y, X. (xem sơ đồ bố trí cọc). Thay số vào ta có: Cọc xi (m) yi (m) Pi (kN) 1 -1.8 0.9 1908.71 2 0 0.9 1799.63 3 1.8 0.9 1690.55 4 -0.9 -1.8 1898.51 5 0 -0.9 1829.19 6 1.8 -0.9 1720.11 Vậy ta có : , , 2.3.Kiểm tra điều kiện lực max truyền xuống cọc : - Điều kiện kiểm tra : Pttmax + Pc< PSPT Pc : Trọng lượng tính toán của cọc kể từ đáy đài :Pc =n.Ap¬.Lc.c Lc = 27 (m) ,c : Trọng lượng riêng của cọc(cọc ở dưới mực nước ngầm lấy c=15kN/m3) => Pc = 1,2 0,086x2715 = 41,8 kN ¬- Kiểm tra lực truyền xuống cọc: Pttmax+ Pc = 1908,71 +41,8= 1950,51 kN < = 2438 (kN). Thoả mãn điều kiện lực truyền xuống cọc. Vậy tận dụng được khả năng chịu tảI của cọc , số cọc đã chọn là hợp lý Mặt khác Pttmin = 1690,55(kN) > 0 nên ta không phải tính toán kiểm tra theo điều kiện chống nhổ. 3. Tính toán nền móng cọc theo trạng thái giới hạn 2 3.1. Kiểm tra điều kiện áp lực ở đáy móng quy ước: 3.1.1. Xác định kích thước khối móng quy ước: Độ lún của nền móng cọc được tính theo độ lún của nền khối móng qui ước. Có mặt cắt như hình vẽ. Khối móng quy ước Trong đó: góc mở rộng của khối móng quy ước từ mép ngoài cọc tại đáy đài. Tính góc ma sát trung bình: Lớp đất hi(m) ∑ ∑ φTB 3 34 1,85 62,9 428,53 27 15,87 4 4,28 1 4,28 5 13,4 21 281,4 6 25,38 3,15 79,95 Kích thước đáy khối qui ước: Với L’ ,B’ là khoảng cách 2 mép ngoài của dãy cọc; H= 26,85m là khoảng cách từ đáy đài đến mũi cọc. 3.2. Tải trọng tại đáy móng quy ước: - Trọng lượng tiêu chuẩn của khối móng qui ước từ cốt đáy đài đến cốt mặt đài là: -Trọng lượng tiêu chuẩn đất lấp trong phạm vi từ mặt hầm đến đỉnh đài. - Trọng lượng tiêu chuẩn của khối móng quy ước từ đáy đài đến chân cọc trừ đi trọng lượng đất bị cọc chiếm chỗ: = (7,93.6,13 - 6.0,086).26,85.8,88 = 11467(kN). Lớp Đất hi (kN/m3) (m) (kN/m2) 3 9.5 1.7 16.15 4 5.98 1 5.98 5 9.1 21 191.10 6 8.05 3.15 25.36 Tổng 238,59 (kN). - Trọng lượng cọc trong phạm vi khối móng quy ước : Trong đó : lc=27m: Chiều dài cọc nằm dưới mực nước ngầm. (kN). - Vậy tổng trọng lượng khối móng qui ước : - Trị tiêu chuẩn lực dọc xác định đến đáy khối móng quy ước: Ntc = Ntc0 + Ntcqư = 8166,84 + 13148,68= 21315,52 (kN). - Mômen tiêu chuẩn tương ứng với trọng tâm đáy khối móng quy ước: Trong đó : - Độ lệch tâm theo trục X: - Độ lệch tâm theo trục Y: - áp lực tiêu chuẩn ở đáy khối quy ước: = 571,54 kN/m2 = 305,45 kN/m2 = 438,5 kN/m2 3.3. Kiểm tra điều kiện áp lực ở đáy móng quy ước : - Cường độ tính toán của đất ở đáy khối móng quy ước: RM = .(A.BM.II + B.HM.’’II + D.CII) -’II.H0 Trong đó: ktc = 1 vì các chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo số liệu thí nghiệm trực tiếp đối với đất. m1 = 1,2 vì cọc cắm vào lớp cát hạt vừa ( bảng 11 TCVN 10304-2014). m2= 1,0 vì công trình là khung bê tông cốt thép là kết cấu mềm = 0 vì đất dưới mũi cọc là cát hạt vừa. + Trị tính toán thứ hai của góc ma sát trong lớp cuội sỏi là II =25,380 tra bảng ta có 3-2 (sách “Hướng dẫn đồ án nền và móng”) ta có: A = 0,8028 ; B = 4,215 ; D = 6,7605. + Trọng lượng riêng đất dưới đáy khối móng quy ước: II = đn6 = 8,05 (kN/m3). + HM = 26,85 (m) : chiều sâu đáy khối móng qui ước đến cos sàn tầng trệt. + Trọng lượng riêng trung bình đất từ đáy khối móng quy ước trở lên cos tự nhiên Vậy : (kN/m3). Ta xác định được RM như sau : RM = =1254,46 (kN/m2). - Điều kiện kiểm tra áp lực ở đáy móng qui ước: Vậy điều kiện áp lực dưới đáy móng qui ước đã thoả mãn. 3.4. Kiểm tra điều kiện biến dạng: - ứng suất bản thân tại đáy khối móng quy ước : - ứng suất gây lún ở đáy khối móng quy ước: = 438,5-238,59= 199,91(kN/m2). - ứng suất gây lún độ sâu Zi dưới đáy khối móng quy ước : glzi = Koi.glz=0 KN/m2. - Chia đất nền dưới đáy khối quy ước thành các lớp có chiều dày bằng nhau và thỏa mãn hi BM/4 = 6,13/4 = 1,53 (m) và đảm bảo mỗi lớp chia là đồng nhất. Chọn hi = 1,5 (m) - Ta có bảng tính ứng suất như sau : Điểm z(m) 2z/b l/b k0 s glzi s bt 0.2*s bt 1 0 0 1.62 1 191.28 204.37 40.873 2 1.5 0.4894 1.62 0.635 121.464 216.44 43.288 3 3 0.9788 1.62 0.38604 73.8408 228.52 45.703 4 4.5 1.4682 1.62 0.24276 46.4357 240.59 48.118 - Ta thấy tại điểm 8 ở độ sâu Z = 10,5 (m) so với đáy khối quy ước có : glz = 46,44 (kN/m2) < 0,2.btz = 48,12(kN/m2). giới hạn nền lấy tại điểm 6, do đó độ lún của nền xác định như sau : S = = 0,8 , trong đó E =17652 kPa 0,0071 (m) = 0,71(cm). - Vậy độ lún tuyệt đối của móng M1 đảm bảo S = 0,71 (cm) < Sgh = 8 (cm). - Ta có biểu đồ ứng suất gây lún và ứng suất bản thân như sau : 8 4. Tính toán độ bền và cấu tạo đài cọc 4.1. Theo độ bền chống chọc thủng Chọn chiều cao đài móng là 2m , chôn sâu -4,3m so với cos thiên nhiên. a. Kiểm tra điều kiện chọc thủng của cột với đài. Trong đài cọc, tháp chọc thủng có thể nghiêng khác góc 45o. Sơ đồ xác định tháp chọc thủng của cột với đài Kiểm tra chọc thủng của cột đối với đài được tiến hành theo điều kiện: Lực chọc thủng: Ta có lấy Ta có lấy Khả năng chống chọc thủng: Như vậy chiều cao đài đảm bảo điều kiện chống chọc thủng của cột với đài. b. Kiểm tra chọc thủng của cọc góc với đài. Điều kiện kiểm tra: Xét với cọc có phản lực đầu cọc lớn nhất là cọc P1 có P = 1908,71kN Ta có: Vậy chiều cao đài đảm bảo điều kiện chống chọc thủng. - Bê tông đài sử dụng bêtông cấp độ bền B25.Có Rb=14,5MPa - Lớp Bêtông lót đáy đài dùng bêtông cấp độ bền B15 dày 100 (mm). 5. Tính toán lượng thép bố trí cho đài cọc: 5.1.Tính toán mômen cho đài cọc: - Vì cọc chịu tải theo 2 phương nên ta có : P1= Pttmax = 1908,71 kN P3 = Pttmin = 1690,55kN + So sánh: P1 + P2 + P3= 1908,71+1799,63+1690,55 = 5398,9(kN) P4 +P5 + P6 = 1898,51+1829,19+1720,11= 5447,81 (kN) P1 + P2+ P3 Tổng lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài: Nttsb = 21974,69+1776,38 = 23751,07(KN) - Số lượng cọc sơ bộ là: (cọc) Chọn 11 cọc, bố trí như hình vẽ. Chọn đáy đài kích thước bxh =4,02 x 6,3 (m) (Khoảng cách giữa các tim cọc 3d = 1,8 (m). Khoảng cách từ tim cọc đến mép đài 0,7d = 0,42 (m) 2. Kiểm tra điều kiện lực max truyền xuống cọc dãy biên: 2.1. Xác định tải trọng tại đáy đài : Trọng lượng thực tế của đài và đất trên đài là: Nội lực tính toán thực tế xác định đến đáy đài (tại trọng tâm mặt bằng cọc): Ntt = 1475,23 +21974,69 = 23449,92 (kN) 2.2. Xác định lực truyền lên các cọc Lực truyền xuống các cọc: Trong đó: nc’ = 11 là số cọc trong móng. Cọc xi (m) yi (m) Pi Cọc xi (m) yi (m) Pi (kN) (kN) 1 -2,7 0,91 2127.93 7 -2,7 -0,91 2071.22 2 -0,9 1,82 2067.34 8 -0,9 -1,82 2306.92 3 0,9 1,82 2006.75 9 0,9 -1,82 2256.87 4 2,7 0,91 1946.16 10 2,7 -0,91 2196.28 5 -0,9 0 2192.40 11 2,7 -0,91 2135.69 6 0,9 0 2131.81 Vậy ta có : , , Trọng lượng tính toán của cọc ( có xét đến đẩy nổi): Pc = n.Ap¬.Lc.c =1,1.(0,283-0,196).27.15=38,76(kN) Hình 4.1. Mặt bằng bố trí cọc 2.3.Kiểm tra điều kiện lực max truyền xuống cọc: Kiểm tra điều kiện kinh tế: Thỏa mãn điều kiện kinh tế. Vậy tận dụng được khả năng chịu tải của cọc, số lượng cọc đã chọn là hợp lý. Mặt khác > 0 nên không phải tính toán kiểm tra theo điều kiện chống nhổ. 3. Kiểm tra móng theo TTGH II: 3.1. Kiểm tra điều kiện áp lực tại đáy khối móng quy ước: Tính góc ma sát trung bình: Lớp đất hi(m) ∑ ∑ φTB 3 34 1,7 57,8 427,23 27 19,27 4 4,28 1 4,28 5 13,4 21 281,4 6 25,38 3,3 83,75 Kích thước đáy khối quy ước: Với L’ ,B’ là khoảng cách 2 mép ngoài của dãy cọc; H = 27 m là chiều cao từ đáy đài đến mũi cọc . Trọng lượng tiêu chuẩn của khối móng qui ước trong phạm vi chiều cao đài: 3.2. Tải trọng tại đáy móng quy ước: - Trọng lượng của khối quy ước kể từ đế đài đến chân cọc =LM.BM.i.hi = 10,54.8,26.(5,98.1,7+5,98.1+9,1.21+8,05.3,3) = 20355,68(kN) - Trọng lượng của cọc trong khối quy ước : = nc.fc.cọc.Lc=11.0,2832.(27.15) =356,8 kN -Trọng lượng khối móng quy ước: - Tải trọng tại đáy khối qui ước: Độ lệch tâm theo trục X: Độ lệch tâm theo trục Y: Áp lực tiêu chuẩn ở đáy khối quy ước: = 497,5 (kN/m2); = 481,88(kN/m2); = 489,69(kN/m2) 3.3. Kiểm tra điều kiện áp lực ở đáy móng quy ước : - Cường độ tính toán của đất ở đáy khối móng quy ước: Trong đó : ktc = 1 vì các chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo số liệu thí nghiệm trực tiếp đối với đất. m1 = 1,4 vì cọc cắm vào lớp cát hạt vừa ( bảng 11 TCVN 10304-2014). m2= 1,0 vì công trình là khung bê tông cốt thép là kết cấu mềm = 0 vì đất dưới mũi cọc là cát hạt vừa. A, B, D trị số tra bảng 3-2 dựa theo trị số ở đáy khối quy ước = 25,38° A = 0,803; B = 4,22; D = 6,76 Trọng lượng riêng đất dưới đáy khối quy ước: II = dn = 8,05(kN/m3). Trọng lượng riêng đất từ đáy khối quy ước trở lên: 3.4.Kiểm tra điều kiện áp lực tại đáy khối móng quy ước: Vậy nền đất dưới mũi cọc đảm bảo điều kiện áp lực. Độ lún của nền móng cọc được tính theo độ lún của nền móng khối quy ước Ta có thể tính toán được độ lún của nền theo qua niệm nền biến dạng tuyến tính. Trường hợp này đất từ chân cọc trở xuống có độ dày lớn. Đáy của khối quy ước có diện tích bé nên ta dùng phương pháp cộng lún các lớp phân tố để tính toán. Ứng suất bản thân tại đáy khối móng quy ước : Ứng suất gây lún ở đáy khối móng quy ước: →vậy nền dưới đáy khối móng quy ước cần phải kiểm tra lún. Tính toán độ lún của nền: Chia nền đất dưới đáy khối quy ước thành các lớp đồng nhất có chiều dày chọn hi = 2 m a Điểm z(m) 2z/b D2 k0 s glzi s bt 0.2*s bt 1 0 0 44.83 1 258.29 231.4 46.28 2 2 0.4843 48.83 0.63661 164.43 247.5 49.5 3 4 0.9685 60.83 0.3878 100.164 263.6 52.72 4 6 1.4528 80.83 0.24415 63.0605 279.7 55.94 5 8 1.937 108.83 0.16241 41.9486 295.8 59.16 Bảng tính lún Tại điểm thứ 5 có độ sâu z= 6,7 tính từ đáy khối móng quy ước có: = 54,33 kPa < 0,2 = 57,07 kPa Do vậy, ta lấy giới hạn nền đến độ sâu 6,7 m kể từ đáy khối móng quy ước. -Độ lún (S) của nền được xác định theo công thức sau: Ta thấy: S = 1,08cm < = 10cm. Do đó thỏa mãn về điều kiện độ lún tuyệt đối. 4 Tính toán độ bền và cấu tạo móng. 4.1. Vật liệu. - Bê tông B25 có Rb = 14,5 MPa, Rbt = 1,05 MPa - Thép CB400-Vcó Rs = 350 MPa => - Đài cọc có các thanh thép chờ để đổ cột . Lớp Bêtông lót đáy đài, giằng dùng vữa ximăng, cát, gạch vỡ hoặc đá 4x6, cấp bền B7,5 dày 100mm 4.2. Kiểm tra móng theo điều kiện chọc thủng. a, Kiểm tra chọc thủng của cột đối với đài Trong đài cọc, tháp chọc thủng có thể nghiêng khác góc 45o. Sơ đồ xác định tháp chọc thủng của cột với đài Kiểm tra chọc thủng của cột đối với đài được tiến hành theo điều kiện: Trong đó: Lực chọc thủng: Ta có lấy Ta có lấy Khả năng chống chọc thủng: Như vậy chiều cao đài đảm bảo điều kiện chống chọc thủng của cột với đài. b. Kiểm tra chọc thủng của cọc góc với đài. Điều kiện kiểm tra: Với: Xét với cọc có phản lực đầu cọc lớn nhất là cọc P8 có P = 2306,92kN Ta có: Vậy chiều cao đài đảm bảo điều kiện chống chọc thủng. 5. Tính toán thép. - Mô men tương ứng với mặt ngàm II - II: MII-II = (P8 + P9+ P10+ P11).ri r1 : Khoảng cách từ mặt ngàm đến tim cọc MII-II = (2306,92+2256,87+2196,28+2135,69).(1,56-0,45/2)= 11875,84 kNm + Chiều cao làm việc: ho = 2000 - 150 = 1850mm + Diện tích cốt thép để chịu mômen MII-II . Diện tích diện tiết ngang cốt thép chịu lực phương Y: Chọn 5822có As = 220,46 cm2 Chiều dài một thanh thép dài: Khoảng cách các cốt thép cần bố trí là: Khoảng cách giữa hai trục cốt thép cách nhau: →Chọn 5822 a=110mm, chiều dài của một thanh là: 3,92 m - Mô men tương ứng mặt ngàm I -I MI-I = (P4 + P11).ri= (1946,16+2135,69).0,56=2285,84(kN.m) Diện tích diện tiết ngang cốt thép chịu lực phương Y: Chọn 2118 có As =53,445 cm2 Chiều dài một thanh thép dài: Khoảng cách các cốt thép cần bố trí là: Khoảng cách giữa hai trục cốt thép cách nhau: →Chọn 2118 a=200mm, chiều dài của một thanh là: 6,2 m Mô men tại mặt ngàm MII-II lớn hơn MI-I nên khi đặt thép, thép phương cạnh dài đặt dưới, thép phương cạnh ngắn - Mô men tương ứng mặt ngàm I -I: Ta thấy không có momen âm nên thép lớp trên đặt theo cấu tạo Chiều dài một thanh thép dài: Khoảng cách các cốt thép cần bố trí là: Khoảng cách giữa hai trục cốt thép cách nhau: →Chọn 3416 a=200mm, chiều dài của một thanh là: 4,2 m Thép phương cạnh dài đặt dưới, thép phương cạnh ngắn đặt trên I. GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH 2 1. Đặc điểm kiến trúc công trình 2 2. Đặc điểm kết cấu công trình 2 II. ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 4 1. Đánh giá điều kiện địa chất công trình 4 1.1 Đặc điểm địa chất công trình 4 1.2 Điều kiện địa chất thủy văn 7 III. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG XUỐNG MÓNG........................................................9 1. Lựa chọn giằng móng và định nghĩa tổ hợp nội lực...............................................9 1.1.Chọn chọn tiết diện giằng và sơ bộ mặt bằngmóng..........................................9 1.2. Tải trọng do công trình truyền xuống trong mô hình tính toán: 9 2. Nội lực tính toán đầy đủ để thiết kế các móng các móng: 9 2. 1. Nội lực tính toán tổng cộng tính đến mặt đài móng M1 (trục D-2) …………..9 2.2. Nội lực tính toán tổng cộng tính đến mặt đài móng M2 ( trục 2-B-C): ………10 IV. PHÂN TÍCH LỰA CHỌN GIẢI PHÁP NỀN MÓNG , ĐỘ SÂU ĐẶT MÓNG12 1. Chọn loại nền móng……………………………………………………………….12 2. Giải pháp mặt bằng móng 13 3. Lựa chọn loại cọc và phương pháp thi công cọc. 13 V. XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI THẲNG ĐỨNG CỦA CỌC ĐƠN………………13 1. Theo vật liệu làm cọc : …………………………………………………………….13 2.Theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT 14 3. Tính toán sức chịu tải cọc theo đất nền……………………………………...…..17 VI. THIẾT KẾ MÓNG M1 (TRỤC 2-D) ………………………….………………20 1. Xác định số lượng cọc và bố trí cọc trên mặt bằng: 20 2. Kiểm tra điều kiện lực max truyền xuống cọc dãy biên: 21 3. Tính toán nền móng cọc theo trạng thái giới hạn 2 22 4. Tính toán độ bền và cấu tạo đài cọc 28 5. Tính toán lượng thép bố trí cho đài cọc:................................................................30 VI. THIẾT KẾ MÓNG M2 (TRỤC 2-B-C) ………………………….…………….32 1. Xác định số lượng cọc và bố trí cọc trên mặt bằng: 33 2. Kiểm tra điều kiện lực max truyền xuống cọc dãy biên: 33 3. Tính toán nền móng cọc theo trạng thái giới hạn 2 35 4. Tính toán độ bền và cấu tạo đài cọc 40 5. Tính toán lượng thép bố trí cho đài cọc:................................................................42
TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2016-2021 BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG ` PHẦN NỀN MÓNG ( 15% ) GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : Ths.PHÙNG VĂN KIÊN SINH VIÊN THỰC HIỆN NGƠ TỒN LỚP : : 2016X7 NHIỆM VỤ ĐẶC ĐIỂM, QUY MƠ, TÍNH CHẤT CỦA CƠNG TRÌNH LỰA CHỌN GIẢI PHÁP NỀN MÓNG THIẾT KẾ MÓNG TRỤC 2-A THIẾT KẾ MÓNG HỢP KHỐI TRỤC 2-B-C GVHD:Ths.Phùng Văn Kiên SVTH:Ngơ Tồn Trang TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHĨA 2016-2021 I GIỚI THIỆU CƠNG TRÌNH Đặc điểm kiến trúc cơng trình Cơng trình “Chung cư cao tầng thuộc KĐTM Bỉm Sơn” cơng trình cao tầng với 16 tầng Cơng trình có cốt sàn tầng -4,3m, cốt tự nhiên -0,75 m Chiều cao từ cốt +0 (sàn tầng trệt) đến đỉnh tồ nhà 55,4 m , cơng trình có mặt chữ nhật , với kích thước mặt :46,42 x19,12m Hệ thống giao thơng cơng trình tập trung trung tâm cơng trình, hệ thống giao thông đứng bao gồm khu thang máy (3 buồng), cầu thang bộ, Đặc điểm kết cấu cơng trình Các cấu kiện chịu lực hệ thống khung lõi kết hợp với hệ khung tham gia chịu lực Khi tính tốn khung mặt ngàm -4,30 m Do cơng trình nhà cao tầng, nên tải trọng đứng, mơmen lật tải trọng gió tải trọng động đất gây lớn, địi hỏi móng phải có khả chịu lực tốt, đồng thời phải đảm bảo cho độ lún nghiêng cơng trình khống chế phạm vi cho phép, đảm bảo cho cơng trình có đủ tính ổn định tải trọng gió tải trọng động đất Điều đặt cho cơng tác thiết kế thi cơng móng u cầu cao nghiêm khắc Thiết kế móng phải đáp ứng yêu cầu sau đây: Áp lực đáy móng khơng vượt q khả chịu lực đất khả chịu lực cọc Khi tính tốn móng theo TTGH II, cần khống chế độ lún giới hạn độ lún lệch giới hạn cơng trình để sử dụng cơng trình cách bình thường, để nội lực bổ sung lún không gây kết cấu siêu tĩnh không lớn để kết cấu khỏi hư hỏng để đảm bảo mĩ quan cơng trình thì: S ≤ Sgh ∆S ≤ ∆Sgh Theo bảng H.2 TCXD 10304 - 2014 nhà khung bê tơng cốt thép nhiều tầng thì: Độ lún tuyệt đối giới hạn: Sgh = cm Độ lún lệch tương đối giới hạn ∆Sgh = 0,002 Đáp ứng yêu cầu chống thấm phần ngầm cơng trình.Việc thi cơng móng phải tránh tìm biện pháp để giảm ảnh hưởng tới cơng trình xây dung lân cận, dự báo tác hại đến mơi trường, cách phịng chống GVHD:Ths.Phùng Văn Kiên SVTH:Ngơ Tồn Trang TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG GVHD:Ths.Phùng Văn Kiên SVTH:Ngơ Tồn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2016-2021 Trang TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2016-2021 II ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH Đánh giá điều kiện địa chất cơng trình 1.1 Đặc điểm địa chất cơng trình Cơng trình“Chung cư cao tầng thuộc KĐTM Bỉm Sơn ” thuộc địa phận thị xã Bỉm Sơn– Thanh Hóa Với số liệu địa chất kèm theo sau: Địa tầng đất khảo sát đến độ sâu 70 m Lựa chọn chiều dày lớp đất thông qua hố khoan HK1 - Lớp 1: Đất lấp dày m - Lớp 2: Sét pha xám vàng,trạng thái dẻo mềm dày m - Lớp 3: Lớp cát hạt trung màu xám xanh,xám vàng.Kết cấu rời dày 4m - Lớp 4: Bùn sét pha lẫn vỏ sò màu xám đen.Trạng thái chảy dày 1m - Lớp 5: Sét pha màu xám vàng xám xanh đến loang lổ Trạng thái dẻo cứng dày 21m - Lớp 6: cát thô – hạt trung màu xám vàng - chặt vừa dày 15m - Lớp 7: lớp sét pha màu xám vàng xám xanh dày 5m - Lớp 8: lớp cát hạt trung lẫn sỏi sạn.Kết cấu chặt vừa dày 4m - Lớp 9: lớp sét màu xám xanh Trạng thái dẻo cứng dày 10m - Lớp 10: lớp đá phiến sét phân lớp mỏng màu xám sáng,xám xanh.Trạng thái cứng dày 14m Chỉ tiêu học, vật lý lớp đất bảng: Bảng tiêu lý kết thí nghiệm trường lớp đất Lớp γw γs W WL WP cII a1-2 Tên đất e ϕIIO N30 3 đất (%) (%) (%) (kPa) (cm2/kG) kN/m kN/m Đất lấp 17 - - - Sét pha 17,85 26.48 0,997 34,9 xám vàng cát hạt trung màu xám 19,1 26.08 0,694 xanh,xám vàng Bùn sét pha lẫn vỏ 15,5 26.18 1,708 60,1 sò màu xám đen Sét pha màu xám vàng xám 18,73 26,58 0,825 28,7 xanh đến loang lổ cát thô – 18,2 26,09 0,67 hạt trung màu xám GVHD:Ths.Phùng Văn Kiên SVTH:Ngơ Tồn - - - - - - 17 0.037 - - 58,4 43,3 4017’ 6.08 0.108 37,9 23,6 13 24’ 21,08 0,029 15 - - 20 39.3 28.4 9031’ - - 43,3 - 340 25023’ Trang TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2016-2021 vàng sét pha màu xám 18,63 26,58 0,861 vàng xám xanh cát hạt trung lẫn 18,5 25,99 sỏi sạn sét màu 18,93 26,67 0,81 xám xanh đá phiến sét phân lớp mỏng màu 10 22,06 26,58 xám sáng,xám xanh Trong đó:W: Độ ẩm tự nhiên đất; 30,6 28,8 - 39,6 24,9 11 36’ - - 25010 ’ 40,3 21,8 140 - - - 20,2 0,033 14 - - 27 25,89 0,03 11 - - - WL: Giới hạn chảy đất dính; WP: Giới hạn dẻo đất dính; γs : Trọng lượng riêng hạt đất; γw : Là trọng lượng riêng tự nhiên đất; e: Hệ số rỗng; ϕ : góc ma sát trong; Để tiến hành lựa chọn giải pháp móng độ sâu chơn móng cần phải đánh giá tính chất xây dựng lớp đất a Lớp 1: Đất lấp có chiều dày 2m Đây lớp đất có đá, gạch ,cát,cát pha…, tương đối dày Mực nước ngầm nằm sâu -3m so với cos -2m thuộc lớp b Lớp 2: Sét pha xám nâu , nâu gu vàng dày 3,3m Đất trạng thái dẻo mềm γ 26,48 s = = 2,65 γn 10 - Tỷ trọng: ∆ = -Trọng lượng riêng đẩy nổi: GVHD:Ths.Phùng Văn Kiên SVTH:Ngơ Tồn Trang TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG γ dn2 = ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2016-2021 (∆ -1).γn (2,65-1).10 = =8,26 1+e 1+0,997 kN/m3 Mô đun biến dạng E=6700kPa, số SPT N 30=6 Cho thấy lớp đất yếu độ biến dạng lớn, sức chịu tải bé Vậy lớp đất có tính chất xây dựng ta khơng đặt móng cho cơng trình lên lớp đất c Lớp 3: : Lớp cát hạt trung màu xám xanh,xám vàng.Kết cấu rời dày 8m γ 26,08 s = =2,61 γn 10 - Tỷ trọng: ∆ = -Trọng lượng riêng đẩy nổi: (Δ-1).γ n (2,61-1).10 γdn3 = = =5,98 1+e 1+1,694 kN/m3 Với Mô đun biến dạng E=4903kPa, số SPT N 30=8.Cho thấy lớp đất yếu độ biến dạng lớn, sức chịu tải bé Vậy lớp đất có tính chất xây dựng ta khơng đặt móng cho cơng trình lên lớp đất d Lớp 4: Bùn sét pha lẫn vỏ sò màu xám đen.Trạng thái chảy dày 1m -Độ sệt:B=1,11 ⇒ Đất trạng thái sệt γ 26,18 s = =2,62 γn 10 - Tỷ trọng: ∆ = -Trọng lượng riêng đẩy nổi: (Δ-1).γ n (2,62-1).10 γdn4 = = =5,98 1+e 1+1,708 kN/m3 Với Mô đun biến dạng E=2451kPa ,chỉ số SPT N30=2.Cho thấy lớp đất có độ biến dạng, sức chịu tải yếu Vậy ta khơng nên đặt móng lên lớp đát e Lớp 5: Sét pha màu xám vàng xám xanh đến loang lổ dày 21m -Độ sệt:B=0,35 ⇒ Đất trạng thái dẻo cứng γ 26,58 s = =2,66 γn 10 - Tỷ trọng: ∆ = -Trọng lượng riêng đẩy nổi: (Δ-1).γ n (2,66-1).10 γ dn5 = = =9,1 1+e 1+0,825 kN/m3 Mô đun biến dạng E=10787kPa ,chỉ số SPT N30=15 theo đánh giá địa chất lớp đất có chiều dày lớn, lớp đất có độ biến dạng, sức chịu tải trung bình Vậy lớp đất có tính chất xây dựng trung bình , hạn chế đặt móng lớp đất f Lớp 6: cát thô – hạt trung màu xám vàng - chặt vừa dày 15m GVHD:Ths.Phùng Văn Kiên SVTH:Ngơ Tồn Trang TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG γ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2016-2021 26,09 = =2,61 γn 10 s - Tỷ trọng: ∆ = -Trọng lượng riêng đẩy nổi: (Δ-1).γ n (2,61-1).10 γdn6 = = =8,05 1+e 1+1 kN/m3 Với Mô đun biến dạng E=17652kPa, số SPT N 30=20 lớp đất tốt có sức chịu tải lớn i Lớp 7: sét pha màu xám vàng xám xanh dày 5m Đây lớp đất tốt, có chiều dày lớn Do phù hợp với giải pháp móng cọc ly tâm, mũi cọc tựa vào lớp đất hợp lý γ 26,58 s = =2,66 γn 10 - Tỷ trọng: ∆ = (Δ-1).γ n (2,66-1).10 γdn7 = = =8,92 1+e 1+0,861 Trọng lượng riêng đẩy nổi: kN/m3 Với Mô đun biến dạng E=9807kPa, số SPT N 30=14 theo đánh giá địa chất lớp đất có chiều dày lớn, lớp đất có độ biến dạng, sức chịu tải trung bình Vậy lớp đất có tính chất xây dựng trung bình , hạn chế đặt móng lớp đất k Lớp 8: cát hạt trung lẫn sỏi sạn.Kết cấu chặt vừa dày 4m γ 25,99 s = =2,6 γn 10 - Tỷ trọng: ∆ = -Trọng lượng riêng đẩy nổi: (Δ-1).γ n (2,6-1).10 γdn6 = = =8 1+e 1+1 1+e 1+0,81 kN/m3 Với Mô đun biến dạng E=29812kPa, số SPT N30=27 Cho thấy lớp đất có độ biến dạng, sức chịu tải yếu Vậy ta không nên đặt móng lên lớp đát l Lớp sét màu xám xanh Trạng thái dẻo cứng dày 10m -Đất trạng thái dẻo cứng γ 26,67 s = =2,67 γn 10 - Tỷ trọng: ∆ = -Trọng lượng riêng đẩy nổi: (Δ-1).γ n (2,67-1).10 γdn6 = = =9,22 kN/m3 GVHD:Ths.Phùng Văn Kiên SVTH:Ngơ Tồn Trang TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHĨA 2016-2021 Với Mơ đun biến dạng E=12749 kPa, số SPT N30=11 Cho thấy lớp đất có độ biến dạng, sức chịu tải trung bình Vậy lớp đất có tính chất xây dung trung bình Nếu phương án móng cọc đặt mũi cọc tỳ lên lớp đất m Lớp 10: lớp đá phiến sét phân lớp mỏng màu xám sáng,xám xanh.Trạng thái cứng dày 14m γ 26,58 s = =2,66 γn 10 - Tỷ trọng: ∆ = -Trọng lượng riêng đẩy nổi: (Δ-1).γ n (2,66-1).10 γdn6 = = =8,3 1+e 1+1 kN/m3 Với Mô đun biến dạng E=29420kPa, số SPT N30=20 -N30 > 100 theo hồ sơ địa chất , ta chọn N30= 80 để tính tốn phạm vi đồ án cho thấy biến dạng đất nhỏ số SPT N30>100 lớp đất tốt , cuội , chặt , phương án móng cọc , mũi cọc nên tựa vào lớp đất 1.2 Điều kiện địa chất thuỷ văn Mực nước ngầm sâu -3m so với cos thiên nhiên, mực nước ngầm nằm nông nên thi công cần có biện pháp nước hố móng GVHD:Ths.Phùng Văn Kiên SVTH:Ngơ Tồn Trang TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2016-2021 10 III TẢI TRỌNG TÁC DỤNG XUỐNG MÓNG GVHD:Ths.Phùng Văn Kiên SVTH:Ngơ Tồn Trang TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2016-2021 Lựa chọn giằng móng định nghĩa tổ hợp nội lực 1.1.Chọn chọn tiết diện giằng sơ mặt móng Sử dụng hệ giằng móng bố trí theo hệ trục ngang, dọc mặt cơng trình Bố trí hệ giằng móng để giảm ảnh hưởng việc lún khơng móng cơng trình; tạo ổn định ngang cho hệ móng cơng trình Với bước cột 9,9m 6,9 m nên ta chọn giằng móng có kích thước 400x800mm Giằng móng làm việc dầm đàn hồi, giằng truyền phần tải trọng đứng xuống đất Tuy nhiên để đơn giản tính tốn thiên an tồn ta xem tải trọng giằng truyền nguyên vẹn lên móng theo diện truyền tải Ngồi giằng cịn truyền tải trọng ngang móng, nhiên theo sơ đồ tính khung ta coi cột móng ngàm cứng nên cách gần ta bỏ qua làm việc giằng 1.2 Tải trọng cơng trình truyền xuống mơ hình tính tốn: -Tổ hợp nội lực định nghĩa sau: +Tổ hợp : TH1 = TT + HT ; (ADD) TH2 = TT+ 0,9.HT + 0,9.GIOX; (ADD) TH3 = TT+ 0,9.HT - 0,9.GIOX; (ADD) TH4 = TT+ 0,9.HT + 0,9.GIOY; (ADD) TH5 = TT+ 0,9.HT - 0,9.GIOY; (ADD) -Tải trọng cơng trình truyền xuống móng loại tải trọng gây ra, ta có bảng xuất nội lực từ etabs lên cột trục D-2và B-C-2 (đơn vị momen kN.m , Lực kN) Story Label BASE BASE BASE BASE Nội 10 17 24 lực tính Output Case TT+HT TT+HT TT+HT TT+HT tốn đầy FX FY FZ kN kN kN -140.14 -158.37 9800.21 -26.01 80.25 10891.01 -33.33 -110.39 11083.68 -159.36 258.79 10018.63 đủ để thiết kế móng móng: MX kN-m 197.08 -88.68 141.98 -321.90 MY kN-m -357.86 -156.52 -51.88 -265.96 Nội lực tính tốn tổng cộng tính đến mặt đài móng M1 (trục D-2) Label 2: 2.1.1 Nội lực tính tốn bổ sung - Trọng lượng giằng móng gây : Tải trọng giằng truyền lên móng sau:(coi gần giằng móng có chiều dài khoảng cách mép cột.) Ng2 = 0,4×1×9,9x2×25= 198 kN 2.1.2 Nội lực tính tốn kết cấu bên ( theo kết tính khung ) ứng với tổ hợp bất lợi GVHD:Ths.Phùng Văn Kiên SVTH:Ngô Toàn Trang 10 TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2016-2021 ξ = − − 2α m = − − × 0,028 = 0,0284 Diện tích diện tiết ngang cốt thép chịu MII As = ξ R b bh o 0,0284 × 14,5 × 2900 × 1850 = = 6312mm Rs 350 = 63,12 cm2 Chọn 17Φ22 có As = 64,6cm2 Chiều dài thép dài: l' =l-2.a bv =4,7-2.0,05=4,6m Khoảng cách cốt thép cần bố trí là: b' =b-2.a bv =2,9-2.0,05=2,8m Khoảng cách hai trục cốt thép cách nhau: b' 2,8 a= = =0,175m=175mm n-1 17-1 Chọn 17Φ22 khoảng cách a = 170mm - Cốt thép theo phương Y đặt tính tốn cho mơmen MII αm = M II 3644, 26 × 106 = = 0,0156 R b bh 02 14,5 × 4700 × 1850 ξ = − − 2α m = − − × 0,0156 = 0,0157 As = ξ Rbbho 0,0157 × 14,5 × 4700 × 1850 = =5655mm Rs 350 = 56,55cm2 Chọn 24Φ18 có As =61,08cm2 Chiều dài thép dài: l' =l-2.a bv =2,9-2.0,05=2,8m Khoảng cách cốt thép cần bố trí là: b' =b-2.a bv =4,7-2.0,05=4,6m Khoảng cách hai trục cốt thép cách nhau: b' 4,6 a= = =0,2m=200mm n-1 24-1 - Chọn 24Φ18 khoảng cách a = 200mm Thép cấu tạo thép chống nứt cho đài chọn Φ12a300 Thép lớp dung thép sàn tầng hầm VII THIẾT KẾ MÓNG M2 : GVHD:Ths.Phùng Văn Kiên SVTH:Ngơ Tồn Trang 35 TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2016-2021 Tải trọng tính tốn tổng cộng tác dụng tính đến mặt đài móng M2 : Bảng 4.1: Tải trọng tính tốn cho móng Story Labe Fx Fy Fz Mx My 10891.0 -88.68 -156.52 l BASE 10 -26.01 80.25 Bảng 4.2 : Tải trọng tính tốn cho móng Story BASE Label Fx Fy Fz Mx My 11083.68 141.9 -51.88 17 -33.33 -110.39 Điểm đặt lực móng hợp khối M2 Khoảng cách tim cột L=3080mm Xác định đỉnh móng nằm khoảng cách tim cột, cách tim cột C đoạn x cho ∑ M N = ⇔ N tt C x = N tt D ( L t − x ) ⇔ 10891,01.x = 11083, 68 ( 3, 08 − x ) ⇒ x = 1,55m Đặt tâm móng trùng với điểm đặt lực Tải trọng tính tốn điểm N tt = N tt D + N tt C = −(10891,01 + 11083,68) = −21974,69kN M ytt = M ytt D + M ytt c + ∑ N i li = −14,52 + (−1175,65) = −1190kNm Q Ytt = Q Ytt D + Q Ytt c = 80, 25 + ( −110,39) = −30,14kN M Xtt = M Xtt D + M Xtt c + ∑ N i li = 53,3 + (−1175,65) = −1122,35kNm Q Xtt = Q Xtt D + Q Xtt c = −26,01 − 33,33 = −59,34kN 1.Xác định số lượng cọc bố trí cọc cho móng - Để cọc ảnh hưởng lẫn nhau, coi cọc đơn, cọc bố trí mặt cho khoảng cách tim cọc a GVHD:Ths.Phùng Văn Kiên SVTH:Ngơ Tồn ≥ 3d, d đường kính cọc Trang 36 TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2016-2021 - Áp lực giả định lên đáy đài: P tt = PC 2438 = = 752, 47(kN) (3d) (3.0,6) N tt 21974,69 Fsb = tt = = 31,51(m ) P − n.γ tb h D 752, 47 − 25.1,1.2 - Trọng lượng đất đài đáy móng: N d,d = n F.γ tb h D = 1,1.31,51.25.2,05 = 1776,38 ( kN ) => Tổng lực dọc tính tốn xác định đến cốt đế đài: Nttsb = 21974,69+1776,38 = 23751,07(KN) - Số lượng cọc sơ là: tt Nsb 23751,07 nc = = =9,74 PSCT 2438 (cọc) Chọn 11 cọc, bố trí hình vẽ Chọn đáy đài kích thước bxh =4,02 x 6,3 (m) (Khoảng cách tim cọc ≥ 3d = 1,8 (m) Khoảng cách từ tim cọc đến mép đài ≥ 0,7d = 0,42 (m) Kiểm tra điều kiện lực max truyền xuống cọc dãy biên: 2.1 Xác định tải trọng đáy đài : Trọng lượng thực tế đài đất đài là: N dtt = n.Fd γ tb h d = 1,1.(5,81.4,504).25.2,05 = 1475, 23(kN) Nội lực tính tốn thực tế xác định đến đáy đài (tại trọng tâm mặt cọc): Ntt = 1475,23 +21974,69 = 23449,92 (kN) tt tt M tty = M 0y + Q0x h d = −1190 − 59,34.2 = −1308,74(kN.m) tt M ttx = M 0x + Q0tty h d = −1122,35 − 30,14.2 = −1182,63(kN.m) 2.2 Xác định lực truyền lên cọc GVHD:Ths.Phùng Văn Kiên SVTH:Ngơ Tồn Trang 37 TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2016-2021 Lực truyền xuống cọc: tt N tt Mxtt × yi My × xi Pi = + + nc ∑ yi2 ∑ xi2 tt Trong đó: nc’ = 11 số cọc móng Pi Cọc xi (m) yi (m) Pi Cọc xi (m) yi (m) -2,7 0,91 2127.93 -2,7 -0,91 2071.22 -0,9 1,82 2067.34 -0,9 -1,82 2306.92 0,9 1,82 2006.75 0,9 -1,82 2256.87 2,7 0,91 1946.16 10 2,7 -0,91 2196.28 -0,9 2192.40 11 2,7 -0,91 2135.69 0,9 2131.81 (kN) (kN) tt tt Pmax = 2306,92(kN) Pmin = 1946,16(kN) Ptbtt = 2131,81(kN) Vậy ta có : , , Trọng lượng tính tốn cọc ( có xét đến đẩy nổi): Pc = n.Ap.Lc.γc =1,1.(0,283-0,196).27.15=38,76(kN) Hình 4.1 Mặt bố trí cọc GVHD:Ths.Phùng Văn Kiên SVTH:Ngơ Tồn Trang 38 TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2016-2021 2.3.Kiểm tra điều kiện lực max truyền xuống cọc: tt Pmax + Pc = 2306,92 + 38, 76=2346(kN) < PSCT = 2438(kN) tt Pmin = 2176,14(kN) > Kiểm tra điều kiện kinh tế: tt PSCT − (Pmax + Pc ) (2438 − 2346).11 n c = = 0, 415 < PSCT 2438 ⇒ Thỏa mãn điều kiện kinh tế Vậy tận dụng khả chịu tải cọc, số lượng cọc chọn hợp lý Mặt khác chống nhổ tt Pmin = 1946,16(kN) > nên khơng phải tính tốn kiểm tra theo điều kiện Kiểm tra móng theo TTGH II: 3.1 Kiểm tra điều kiện áp lực đáy khối móng quy ước: Tính góc ma sát trung bình: Lớp đất φ tb = 19, 27 o ϕi hi(m) φi h i 34 1,7 57,8 4,28 4,28 13,4 21 281,4 25,38 3,3 83,75 => α = ∑ φi h i ∑ hi φTB 427,23 27 19,27 φ tb 19, 27 = = 4,810 4 Kích thước đáy khối quy ước: LM = L '+ H tan α = (0,6 + × 1,8) + 2.27 tan 4,81 = 10,54( m) BM = B '+ H tan α = (0,6 + × 1,56) + 2.27 tan 4,81 = 8, 26( m) Với L’ ,B’ khoảng cách mép dãy cọc; GVHD:Ths.Phùng Văn Kiên SVTH:Ngơ Tồn Trang 39 TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2016-2021 H = 27 m chiều cao từ đáy đài đến mũi cọc Trọng lượng tiêu chuẩn khối móng qui ước phạm vi chiều cao đài: N1tc = L M BM h d γ tb = 10,54.8, 26.2.20 = 3482, 42(kN) 3.2 Tải trọng đáy móng quy ước: - Trọng lượng khối quy ước kể từ đế đài đến chân cọc N 2tc =L B Σγi.hi M M = 10,54.8,26.(5,98.1,7+5,98.1+9,1.21+8,05.3,3) = 20355,68(kN) - Trọng lượng cọc khối quy ước : N 3tc = nc.fc.γcọc.Lc=11.0,2832.(27.15) =356,8 kN -Trọng lượng khối móng quy ước: tc N qu = N1tc + N 2tc + N 3tc = 3482, 42 + 20355, 68 + 356,8 = 24194,9kN - Tải trọng đáy khối qui ước: tc N tc = N 0tc + N qu = 18438 + 24194,9 = 42632,9kN tc tc M tcy = M oy + Q ox × ( h m + 27 ) = −173, 67 − 49, 45 × ( 6,3 + 27 ) =-182,36KNm tc tc M tcx = M ox + Q oy × ( h m + 27, 45 ) = 44, 44 − 25,12 × ( 6,3 + 27 ) =-792,06KNm Độ lệch tâm theo trục X: ex = M x tc 792, 06 = = 0, 0186(m) tc N 42632,9 Độ lệch tâm theo trục Y: ey = M y tc N tc = 182, 36 = 0, 0043(m) 42632,9 Áp lực tiêu chuẩn đáy khối quy ước: GVHD:Ths.Phùng Văn Kiên SVTH:Ngơ Tồn Trang 40 TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG p tc max ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2016-2021 N tc 6.e y 6.e x = ± 1 ± ÷ L M BM LM BM tc p max = 42632,9 × 0,0043 × 0,0186 ± ± 10,54.8, 26 10,54 8, 26 ÷ tc tc tc p max = 497,5 (kN/m2); p = 481,88(kN/m2); p tb = 489,69(kN/m2) 3.3 Kiểm tra điều kiện áp lực đáy móng quy ước : - Cường độ tính tốn đất đáy khối móng quy ước: RM = m1m A.BM γ II + B.H M.γ 'II + D.C II − ho.γ 'II ) ( k tc Trong : ktc = tiêu lý đất lấy theo số liệu thí nghiệm trực tiếp đất m1 = 1,4 cọc cắm vào lớp cát hạt vừa ( bảng 11 TCVN 10304-2014) m2= 1,0 cơng trình khung bê tơng cốt thép kết cấu mềm CII = đất mũi cọc cát hạt vừa A, B, D trị số tra bảng 3-2 dựa theo trị số ϕ đáy khối quy ước ϕ = 25,38°→ A = 0,803; B = 4,22; D = 6,76 Trọng lượng riêng đất đáy khối quy ước: γII = γdn = 8,05(kN/m3) Trọng lượng riêng đất từ đáy khối quy ước trở lên: γ 'II = ∑γ h ∑h i i RM = R M = = i = 5,98.1,7 + 5,98.1 + 9,1.21 + 8,05.3, = 8,66 kN/ m3 27 m1m A.BM γ II + B.H M γ 'II + D.C II ) ( k tc 1, 4.1 ( 0,803.8, 26.8,05 + 4,22.27.8,66 ) = 1456,16( kN / m ) 3.4.Kiểm tra điều kiện áp lực đáy khối móng quy ước: GVHD:Ths.Phùng Văn Kiên SVTH:Ngơ Toàn Trang 41 TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2016-2021 tc pmax = 497,5(kN / m ) < 1,5RM = 1,5.1456,16 = 2184, 24( kN / m ) ptbtc = 489,69(kN / m ) < RM = 1456,16(kN / m ) Vậy đất mũi cọc đảm bảo điều kiện áp lực Độ lún móng cọc tính theo độ lún móng khối quy ước Ta tính toán độ lún theo qua niệm biến dạng tuyến tính Trường hợp đất từ chân cọc trở xuống có độ dày lớn Đáy khối quy ước có diện tích bé nên ta dùng phương pháp cộng lún lớp phân tố để tính tốn Ứng suất thân đáy khối móng quy ước : bt z = HM = ∑ γ i hi = 5,98.2,7 + 9,1.21 + 8,05.3 = 231,4(kN / m )σ Ứng suất gây lún đáy khối móng quy ước: σ glz=0 = p tbtc - σ btz=HM = 489,69 − 231,4 = 258,29 > 0,2.σ btz=H M = 0,2.231,4 = 46,28(kN / m ) →vậy đáy khối móng quy ước cần phải kiểm tra lún Tính tốn độ lún nền: Chia đất đáy khối quy ước thành lớp đồng có chiều dày hi ≤ BM 8, 26 = = 2, 065m 4 Điểm z(m) chọn hi = m a 2z/b 0.4843 0.9685 1.4528 1.937 GVHD:Ths.Phùng Văn Kiên SVTH:Ngơ Tồn D2 k0 44.83 48.83 0.63661 s glzi 258.29 164.43 100.16 60.83 0.3878 63.060 80.83 0.24415 41.948 108.83 0.16241 Bảng tính lún s bt 231.4 247.5 0.2*s bt 46.28 49.5 263.6 52.72 279.7 55.94 295.8 59.16 Trang 42 TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHĨA 2016-2021 Tại điểm thứ có độ sâu z= 6,7 tính từ đáy khối móng quy ước có: σ gl z=6,7 σ btz= 6,7 = 54,33 kPa < 0,2 = 57,07 kPa → Do vậy, ta lấy giới hạn đến độ sâu 6,7 m kể từ đáy khối móng quy ước -Độ lún (S) xác định theo công thức sau: σglzi hi S = β.∑ Eoi S gh Ta thấy: S = 1,08cm < = 10cm Do thỏa mãn điều kiện độ lún tuyệt đối GVHD:Ths.Phùng Văn Kiên SVTH:Ngơ Tồn Trang 43 TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2016-2021 Tính tốn độ bền cấu tạo móng 4.1 Vật liệu - Bê tơng B25 có Rb = 14,5 MPa, Rbt = 1,05 MPa - Thép CB400-Vcó Rs = 350 MPa => ξ R = 0,568;α R = 0, 407 - Đài cọc có thép chờ để đổ cột Lớp Bêtông lót đáy đài, giằng dùng vữa ximăng, cát, gạch vỡ đá 4x6, cấp bền B7,5 dày 100mm GVHD:Ths.Phùng Văn Kiên SVTH:Ngơ Tồn Trang 44 TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHĨA 2016-2021 4.2 Kiểm tra móng theo điều kiện chọc thủng a, Kiểm tra chọc thủng cột đài Trong đài cọc, tháp chọc thủng nghiêng khác góc 45o Sơ đồ xác định tháp chọc thủng cột với đài Kiểm tra chọc thủng cột đài tiến hành theo điều kiện: P ≤ α1 ( bc + c2 ) + α ( lc + c1 ) h0 Rbt 2 h h α1 = 1,5 + ÷ , α = 1,5 + ÷ c1 c2 Trong đó: h ≈ h d − a = − 0.15 = 1,85 ( m ) Lực chọc thủng: P = P1 + P2 + P3 + P4 + P8 + P9 + P10 + P11 = 17043,94(kN ) GVHD:Ths.Phùng Văn Kiên SVTH:Ngơ Tồn Trang 45 TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG Ta có c1 = 1.075 ( m ) > 0.5h0 = 1.18 ( m ) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2016-2021 lấy c1 = 1.075 ( m ) h 1,85 ⇒ α1 = 1.5 + ÷ = 1.5 + ÷ = 2,99 1, 075 c1 Ta có c2 = 0, 26 ( m ) < 0,5h0 = 0, 925 ( m ) lấy c2 = 0,5h0 = 0,925 ( m ) h 1,85 ⇒ α = 1.5 + ÷ = 1,5 + ÷ = 3.354 0,925 c2 Khả chống chọc thủng: Pct = α1 ( bc + c2 ) + α ( lc + c1 ) h0 Rbt Pct = 2,99 ( 0.45 + 0, 925 ) + 3.354 ( 4, 23 + 1.075 ) ×1,85 ×1050 = 42548, 95kN → P = 17043,94kN < Pct = 42548,95kN ⇒ Như chiều cao đài đảm bảo điều kiện chống chọc thủng cột với đài b Kiểm tra chọc thủng cọc góc với đài Điều kiện kiểm tra: P ≤ 0,5 α1 ( b2 + 0,5.c2 ) + α ( b1 + 0,5.c1 ) h0 Rbt Với: Xét với cọc có phản lực đầu cọc lớn cọc P8 có P = 2306,92kN ⇒ Ta có: Pct = 0.5 × 2,99 ( 0,85 + 0.5 × 0.26 ) + 3.354 ( 0,85 + 0.5 ×1.075 ) ×1,85 × 1050 = 7365,84kN → P = 2306,92kN < Pct = 7365,84kN ⇒ Vậy chiều cao đài đảm bảo điều kiện chống chọc thủng GVHD:Ths.Phùng Văn Kiên SVTH:Ngơ Tồn Trang 46 TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHĨA 2016-2021 Tính tốn thép C B - Mô men tương ứng với mặt ngàm II - II: MII-II = (P8 + P9+ P10+ P11).ri r1 : Khoảng cách từ mặt ngàm đến tim cọc MII-II = (2306,92+2256,87+2196,28+2135,69).(1,56-0,45/2)= 11875,84 kNm + Chiều cao làm việc: ho = 2000 - 150 = 1850mm + Diện tích cốt thép để chịu mơmen MII-II αm = M II-II 11875,84.106 = = 0,038 R b b.h 02 14,5.6300.1850 ξ = 1- 1- 2α m = 1- 1- 2.0,038 = 0,039 Diện tích diện tiết ngang cốt thép chịu lực phương Y: ξ R bh 0,039.14,5.6300.1850 As = b o = = 18831( mm ) = 188,31(cm ) Rs 350 Chọn 58Φ22có As = 220,46 cm2 Chiều dài thép dài: l ' = l − 2.0,05 = 4,02 − 0,1 = 3,92m Khoảng cách cốt thép cần bố trí là: b ' = b − 2.0, 05 = 6,3 − 0,1 = 6, 2m Khoảng cách hai trục cốt thép cách nhau: GVHD:Ths.Phùng Văn Kiên SVTH:Ngơ Tồn Trang 47 TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG a= ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2016-2021 b' 6,2 = = 0,109m = 109mm n − 58 − →Chọn 58Φ22 a=110mm, chiều dài là: 3,92 m - Mô men tương ứng mặt ngàm I -I MI-I = (P4 + P11).ri= (1946,16+2135,69).0,56=2285,84(kN.m) Diện tích diện tiết ngang cốt thép chịu lực phương Y: MI 2285,84 A1s = = = 3,922.10−3 ( m ) = 39, 22(cm ) 0,9.h R s 0,9.1,85.350.10 Chọn 21Φ18 có As =53,445 cm2 Chiều dài thép dài: l ' = l − 2.0,05 = 6,3 − 0,1 = 6, 2m Khoảng cách cốt thép cần bố trí là: b ' = b − 2.0, 05 = 4, 02 − 0,1 = 4,15m Khoảng cách hai trục cốt thép cách nhau: a= b' 4,15 = = 0, 2075m = 200mm n − 21 − →Chọn 21Φ18 a=200mm, chiều dài là: 6,2 m Mô men mặt ngàm MII-II lớn MI-I nên đặt thép, thép phương cạnh dài đặt dưới, thép phương cạnh ngắn - Mô men tương ứng mặt ngàm I -I: Ta thấy khơng có momen âm nên thép lớp đặt theo cấu tạo Chiều dài thép dài: GVHD:Ths.Phùng Văn Kiên SVTH:Ngô Toàn Trang 48 TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2016-2021 l ' = l − 2.0,05 = 4,3 − 0,1 = 4, 2m Khoảng cách cốt thép cần bố trí là: b ' = b − 2.0, 05 = 6,5 − 0,1 = 6, m Khoảng cách hai trục cốt thép cách nhau: a= b' 6, = = 0,194 m = 194mm n − 34 − →Chọn 34Φ16 a=200mm, chiều dài là: 4,2 m Thép phương cạnh dài đặt dưới, thép phương cạnh ngắn đặt VI THIẾT KẾ MÓNG M2 (TRỤC 2-B-C) ………………………….…………… Xác định số lượng cọc bố trí cọc mặt bằng: Kiểm tra điều kiện lực max truyền xuống cọc dãy biên: Tính tốn móng cọc theo trạng thái giới hạn Tính tốn độ bền cấu tạo đài cọc Tính tốn lượng thép bố trí cho đài cọc: GVHD:Ths.Phùng Văn Kiên SVTH:Ngơ Tồn Trang 49