Thuyết minh phương án móng hợp khối dùng cho đồ án tốt nghiệp ngành Xây Dựng Dân Dụng

-Do công trình là nhà cao tầng, nên tải trọng đứng, mô men lật do tải trọng gió, đòi hỏimóng và nền phải có khả năng chịu lực tốt, đồng thời đảm bảo độ ổn định, đảm bảo độlún và nghiêng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

KHOA XÂY DỰNG NGÀNH XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

PHẦN III: NỀN MÓNG (15%)

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : THS NGUYỄN TIẾN DŨNG

SINH VIÊN THỰC HIỆN : PHÙNG MINH HẢO

LỚP : 2014X8

MÃ SINH VIÊN : 1451030125

NHIỆM VỤ:

- ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT, ĐỊA CHẤT THỦY VĂN

- LỰA CHỌN GIẢI PHÁP MÓNG CHO CÔNG TRÌNH

- THIẾT KẾ MÓNG M1, M2 TRỤC 5

- THỂ HIỆN BẢN VẼ KỸ THUẬT

CHƯƠNG I : ĐÁNH GIÁ CÁC TÀI LIỆU DÙNG THIẾT KẾ NỀN MÓNG

1 Đánh giá đặc điểm công trình

-Công trình “trường THPT Nguyễn Khuyến – Hà Đông” có quy mô 7 tầng nổi

-Chiều cao từ cốt  0,00 đến đỉnh nhà là +21m

-Do công trình là nhà cao tầng, nên tải trọng đứng, mô men lật do tải trọng gió, đòi hỏimóng và nền phải có khả năng chịu lực tốt, đồng thời đảm bảo độ ổn định, đảm bảo độlún và nghiêng của công trình được khống chế trong phạm vi cho phép

-Thiết kế móng phải đáp ứng các yêu cầu sau:

Áp lực thêm ở đáy móng không được vượt quá khả năng chịu lực của nền đất hoặckhả năng chịu lực của cọc

Tổng lực lún và chênh lệch lún của móng cũng như độ nghiêng của công trình phải

nhỏ hơn trị số cho phép (Theo TCVN 10304-2014 cho nhà khung BTCT nhiều tầng).

Đáp ứng các yêu cầu chống thấm đối với các phần ngầm của công trình

Việc thi công móng phải tìm các biện pháp để giảm ảnh hưởng tới công trình xâydựng lân cận, dự báo tác hại đến môi trường và có cách phòng chống

2 Đánh giá điều kiện địa chất, thủy văn công trình

2.1 Địa tầng

Theo kết quả khảo sát thì nền đất dưới công trình bao gồm 7 lớp khác nhau Địatầng được phân chia theo thứ tự từ trên xuống dưới như sau:

- Lớp 1: Đất lấp - Cát sạn dày 1,2m

- Lớp 2: Lớp sét pha, xám hồng, chảy dẻo dày 7,6m

- Lớp 3: lớp cát trung, xám tro, chặt vừa dày 2m

- Lớp 4: Lớp sét pha, xám nâu, dẻo chảy dày 1,2m

- Lớp 5: Lớp cát trung, xám vàng, chặt vừa dày 22,6m

- Lớp 6: Lớp cát sỏi, xám vàng, lẫn sạn, chặt 6,4m

- Lớp 7: Lớp đất sỏi, xám ghi, lẫn sạn, chặt vừa dày 4m

2.2 Đánh giá tính chất xây dựng của các lớp đất nền

Với các lớp đất nằm dưới mực nước ngầm -0.7m thì phải tính trọng lượng

riêng đẩy nổi:    s n

dn1+e với γn=10(kN/m3)

2.2.1 Lớp đất 1: Đất lấp

Chiều dày 1,2m Do đất lấp thành phần và trạng thái không ổn định nên không sửdụng làm móng công trình

=> Lớp đất có tính xây dựng kém cần đào bỏ khi thi công

2.2.2 Lớp đất 2: Lớp sét pha, xám hồng, chảy dẻo

- Chiều dày 7,6m

P L

- Độ sệt: 0,75< IL = 0,856 ≤ 1 => Đất ở trạng thái dẻo nhão

- Trọng lượng riêng đẩy nổi:

3

s n dn

γ -γ 26,8-10

1+e 1+1,037

- Môđun biến dạng: E = 2500 (kPa)<5000(kPa) đất có tính nén lún lớn là đất yếu

2.2.3 Lớp đất 3: Lớp cát trung, xám tro, chặt vừa

- Môđun biến dạng: E = 15000(kPa) <20000(kPa)  đất có tính nén lún nhỏ

2.2.4 Lớp đất 4: Lớp sét pha, xám nâu, dẻo chảy dày.

- Chiều dày 1,2m

P L

- Độ sệt: 0,75< IL = 0,8 ≤ 1 => Đất ở trạng thái dẻo nhão

- Trọng lượng riêng đẩy nổi:

3

s n dn

γ -γ 26,6-10

1+e 1+0,817-Môđun biến dạng: E = 3000(kPa) < 5000(kPa)  đất có tính nén lún lớn

2.2.5 Lớp đất 5: Lớp cát trung, xám vàng, chặt vừa.

- Chiều dày 22,6m

- Trọng lượng riêng đẩy nổi:

3

s n dn

CHƯƠNG II Chiều dày 6,4m

- Trọng lượng riêng đẩy nổi:

3

s n dn

γ -γ 26,5-10

1+e 1+0,73

- Môđun biến dạng: E =50000 (kPa) > 20000(kPa)  đất có tính nén lún bé

I .Lớp 7: Lớp đất sỏi, xám ghi, lẫn sạn, chặt vừa.

-Môđun biến dạng: E =32000(kPa) >20000(kPa)  đất có tính nén lún bé

1.1 Đánh giá điều kiện địa chất thủy văn

Mực nước ngầm ở cos -0,7m so với cos thiên nhiên Nước ngầm ổn định theo mùa

và không có tính ăn mòn

CHƯƠNG II: LỰA CHỌN GIẢI PHÁP NỀN MÓNG

1 Lựa chọn giải nền móng cho công trình.

- Với các đặc điểm địa chất công trình như đã phân tích đánh giá ở trên, các lớp đấttrên là đất yếu không thể đặt móng công trình cao tầng lên được

- Với quy mô và tải trọng công trình, giải pháp móng sâu (móng cọc) là hợp lý hơn

cả Vì vậy chọn phương án móng cọc ép để thiết kế móng cho công trình

2 Giải pháp mặt bằng móng, phương pháp thi công móng.

2.1 Giải pháp mặt bằng móng.

- Các các cột xa nhau nên ta sử dụng móng đơn dưới trục cột trên toàn bộ công trình,

kể cả các đài dưới vách thang máy

- Để tạo sự liên kết các móng, đỡ tường và tạo ổn định không gian ta sử dụng hệ giằngmóng chính: giằng ngang, giằng dọc nhịp 5m chọn gm

2.2.Phương pháp thi công móng.

Phương án móng cọc ép hiện nay được dùng rất phổ biến, nhất là khi có sự hỗ trợ củaRobot ép cọc trên mặt bằng rộng Theo đó, việc sử dụng Robot ép cọc sẽ:

+Thi công không gây tiếng ồn

+Không làm ảnh hưởng, lún sụt công trình lân cận

+Dễ dàng kiểm tra chất lượng

+Thời gian thi công nhanh, chất lượng vượt trội

CHƯƠNG III: XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG VÀ SỨC CHỊU TẢI

1 Tải trọng tác dụng xuống móng:

1 Xác định tải trọng móng M1 trục CD-5

- Dựa vào bảng tổ hợp ta chọn được cặp tổ hợp nguy hiểm để tính toán cho móng

- Trong quá trình chạy khung chưa kể đến trọng lượng của tường, giằng và cột tầng 1 Vìcác thành phần này gây ra độ lệch tâm đáng kể cho cột, móng nên chúng chỉ được kể vàophần lực dọc

+ Trọng lượng vữa trát: 2.0,015.( 3,3/2+5/2+3,3/2+5/2).(3,6-0,4).18.1,3.50% = 9,24(kN)

Bảng 4.2 : Tải trọng tính toán cho móng

Story Column Fz Fx Fy Mx My

- Dựa vào bảng tổ hợp ta chọn được cặp tổ hợp nguy hiểm để tính toán cho móng

- Trong quá trình chạy khung chưa kể đến trọng lượng của tường, giằng và cột tầng 1 Vìcác thành phần này gây ra độ lệch tâm đáng kể cho cột, móng nên chúng chỉ được kể vàophần lực dọc

+ Trọng lượng vữa trát: 2.0,015.( 3,3/2+5/2+3,3/2+5/2).(3,6-0,4).18.1,3.50% =9,24(kN)

+ Bê tông có cấp độ bền B25.

+ Cốt thép nhóm CII, 4Ф18 làm thép chịu lực

+ Cọc được hạ xuống bằng phương pháp ép tĩnh

+ Phần trên của cọc ngàm vào đài h

1

=0,15 m

+ Phần râu thép đặt đầu cọc lớn hơn 20Ф = 20x18=360 mm,chọn 400mm

Chiều dài làm việc của cọc là:

l  l l 13 0,15 0,4 12,45(m)

Chiều dài cọc cắm vào lớp cát hạt trung là 1,85 m

*) Tính toán thép cọc theo sơ đồ vận chuyển và cẩu lắp

Để nối các cọc lại với nhau ta dùng phương pháp hàn hai đầu

cọc lại với nhau bằng các tấm thép Để nối cọc bằng biện pháp hàn, người ta hàn sẵncác bản thép vào thép dọc của cọc

Kiểm tra cọc trong quá trình cẩu, lắp

1 Kiểm tra sức chịu tải của cọc khi vận chuyển, cẩu lắp.

- Vị trí đặt các gối của cột được lựa chọn trên cơ sở mômen uốn của cột ở gối

+ L1: Khoảng cách từ đỉnh cọc tới gối thứ nhất

+ L2: Khoảng cách giữa hai gối kê

+ L3: Khoảng cách từ gối thứ 2 đến mũi cọc

M1Kiểm tra khi cẩu lắp

2 Tính toán nội lực và kiểm tra.

Chọn a = 3(cm) => h0 = 32(cm)

q = 1,5..A.n = 1,5.25.0,1225.1,1 = 5,053 (kN/m)Trong đó: A = 0,35.0,35 = 0,1225 m2 là diện tích tiết diện ngang của cọc

n = 1,1 là hệ số độ tin cậy của tải trọng bản thân cọc

4

2 s

3 Xác định sức chịu tải của cọc

3.1 S c ch u t i c a c c theo v t li u làm c c ức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc ịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc ải của cọc theo vật liệu làm cọc ủa cọc theo vật liệu làm cọc ọc theo vật liệu làm cọc ật liệu làm cọc ệu làm cọc ọc theo vật liệu làm cọc (theo TCVN 10304-2014)

Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc

Pv =  (RbAb + RscAs)

Trong đó :

+ Rb : Cường độ chịu nén tính toán của bê tông cọc với B25 có Rb =14,5Mpa

+ Rsc: Cường độ chịu nén tính toán của cốt thép Thép CII có Rsc = 280Mpa

+ As: Diện tích tiết diện của cốt thép dọc

+ Ab: Diện tích tiết diện của bê tông

Ab: Diện tích tiết diện của bê tông

+ : hệ số uốn dọc Theo TCVN 10304 -2014, đối với mỗi loại cọc, khi tính toántheo cường độ vật liệu cho phép xem cọc như một thanh ngàm cứng trong đất tại tiếtdiện cách đáy đài 1 đoạn l1: 1 0

k b EI

E mô đun đàn hồi của vật liệu làm cọc

I là mô men quán tính của tiết diện cọc

p c

Ta có  3,54 28 bỏ qua uốn dọc, lấy  1

Vậy SCT của cọc theo vật liệu làm cọc:

Pv = 1.(14500.0,0624 + 280000 1,018.10-3 ) = 1189,84(kN)

3.2 Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý

Sức chịu tải trọng nén: (Theo TCVN 10304-2014)

Rcu  c cq.q Ab b  u  cf.f li i

Trong đó:

- c=1: Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất

- cq và cf: Tương ứng là các hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi và trên thâncọc

-Tra bảng 4 TCVN 10304-2014 có cq = 1,1 và cf = 1

- qb= 5200 kPa: Cường độ sức kháng của cọc trong đất( Tra bảng 2 TCVN 2014)

10304 Ab : Diện tích tiết diện cọc Ab = 0,25.0,25 = 0,0625 (m2)

-U : Chu vi tiết diện ngang thân cọc U = 4.0,25 = 1 (m)

- fi: Cường dộ sức kháng trung bình của lớp đất thứ i trên thân cọc (Tra theo bảng 3TCVN10304-2014)

- li: Chiều dài đoạn cọc xuyên qua thành các phân lớp nhỏ có chiều dày <=2m

Chia các lớp đất cọc xuyên qua thành các phân lớp nhỏ có chiều dày 2m

Bảng 3.5: Bảng tính giá trị cf.f li i

Loại đất Trạng thái

STT lớp

Chiều dày

 

i

l m

Độ sâu

Hình 3.3.Phân lớp xác định sức chịu tải của cọc ma sát

3.3 Xác định SCT của cọc theo thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT

Theo công thức Nhật Bản (theo TCVN 10304-2014), ta có:

Rc,u  q Ab b u  (f lc,i c,i  f l )s,i s,i

Trong đó:

- qp: Cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc

+ qp=300N =300.18= 5400 (kPa) mũi cọc ép nằm trong lớp đất cát có tình rời

- Ab=0,3.0,3=0,09(m

2

)

- u=4.0,3=1,2 (m)

- fs,i: Cường độ sức kháng trung bình trên đoạn cọc nằm trong lớp đất rời thứ i

fc,i: Cường độ sức kháng trung bình trên đoạn cọc nằm trong lớp đất dính thứ i

s,i 10Ns,i c,i p L u,i

v

c

f ( ) '

 



* Tính ứng suất bản thân các lớp đất

+'vứng suất hiệu quả bản thân của đất.

- Phạm vi lớp đất thứ 2 có ứng suất trung bình bằng ứng suất bản thân:

- fL : hệ số điều chỉnh theo độ mảnh h/d của cọc đóng

Bảng 3.5: Các giá trị tính toán cho công thức Nhật Bản

Lớp Tên lớp li(m) (SPT)N f ls,i s,i Cu,i u,i

' v

s

b tb b

= 203,2+1172,5 = 1375,7 (KN)

- Số lượng cọc sơ bộ là:

tt sb c SCT

N 1375,7

Chọn 4 cọc, bố trí như hình vẽ

Chọn đáy đài kích thước bxh =1,5 x1,5 (m)

(Khoảng cách giữa các tim cọc  3d = 1,05 (m) Khoảng cách từ tim cọc đến mépđài  0,7d = 0,245 (m)

Trọng lượng thực tế của đài và đất trên đài là:

x : khoảng cách từ tim cọc biên đến trục Y

yi ; xi: khoảng cách từ trục cọc thứ i đến trục đi qua trọng tâm diện tích tiết diện cáccọc tại mặt phẳng đáy đài

c n.A γ hci i 1,1.0, 25 (12, 45.15) 25,16(kN);

c SCT

 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 tt

P > 0 nên không phải tính toán kiểm tra theo điều kiệnchống nhổ

1.2 Kiểm tra móng theo TTGH II:

1.2.1 Kiểm tra điều kiện áp lực tại đáy khối móng quy ước:

Tính góc ma sát trung bình:

20,25' 2 tan (0,75 2 ) 2.12, 45tan 3,34 2,85( )

H = 12,45 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:

6.e 6.eN

C = 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

 = 17,02° A = 0,39; B = 2,58; D = 5,16

Trọng lượng riêng đất dưới đáy khối quy ước: II = dn = 4,17(kN/m3)

Trọng lượng riêng đất từ đáy khối quy ước trở lên:

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 códiện 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 :

 Do vậy, ta lấy giới hạn nền đến độ sâu 3,6 m kể từ đáy khối móng quy ước

-Độ lún (S) của nền được xác định theo công thức sau:



 

gl

zi i oi

1.2.4.2 Kiểm tra móng theo điều kiện chọc thủng.

a, Kiểm tra chọc thủng của cột đối với đài

Chiều cao đài phải thỏa mãn điều kiện:

bc = 0,3 (m) – chiều rộng tiết diện cột.

lc = 0,3 (m) – chiều cao tiết diện cột

h0 = hđ – a = 0,9 – 0,15 = 0,75 (m): chiều cao hữu ích của đài

c1,c2: khoảng cách từ mép cột đến mép của đáy tháp chọc thủng

→Vậy đài móng thỏa mãn điều kiện chống chọc thủng của cột

b, Kiểm tra điều kiện cường độ trên tiết diện nghiêng.

- Mô men tương ứng với mặt ngàm II - II:

MII-II = (P1+ P2).r1

r1 : Khoảng cách từ mặt ngàm đến tim cọc

r1 = 0,375-0,3/2= 0,225 m

MII-II = (337,5+329,35).0,225 = 250,07 kNm

+ Chiều cao làm việc: ho = 800 - 150 = 650mm

+ Diện tích cốt thép để chịu mômen MII-II

6 II-II

→Chọn 914 a=190mm, chiều dài của một thanh là: 1,55 m

- Mô men tương ứng mặt ngàm I -I:

MII-II = (P1+ P3).r1

r1 : Khoảng cách từ mặt ngàm đến tim cọc

r1 = 0,375-0,3/2= 0,225 m

MII-II = (337,5+326,4).0,225 = 250 kNm

+ Chiều cao làm việc: ho = 800 - 150 = 650mm

+ Diện tích cốt thép để chịu mômen MII-II

6 II-II

Xác định 0 tại đỉnh móng nằm trong khoảng cách 2 tim cột, cách tim cột C một

đoạn x sao cho

1110 430 1145 465

1

1200 375

m xd =-6,3

mxc=-0,4

d c

tb t

s

b b

= 219,5 + 1472 = 1691,5 (KN)

tt sb c SCT

N 1691,5

Chọn 6 cọc, bố trí như hình vẽ

Chọn đáy đài kích thước bxh =1,5 x 3,15 (m)

(Khoảng cách giữa các tim cọc  3d = 0,75 (m) Khoảng cách từ tim cọc đến mépđài  0,7d = 0,245 (m)

Trọng lượng thực tế của đài và đất trên đài là:

x : khoảng cách từ tim cọc biên đến trục Y

yi ; xi: khoảng cách từ trục cọc thứ i đến trục đi qua trọng tâm diện tích tiết diện cáccọc tại mặt phẳng đáy đài

1200 375

d c

c SCT

 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 tt

P > 0 nên không phải tính toán kiểm tra theo điều kiệnchống nhổ

1.2 Kiểm tra móng theo TTGH II:

1.2.1 Kiểm tra điều kiện áp lực tại đáy khối móng quy ước:

H = 12,45 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:

- Tải trọng tại đáy khối qui ước:

max

6.e 6.eN

C = 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

 = 17,02° A = 0,39; B = 2,58; D = 5,16

Trọng lượng riêng đất dưới đáy khối quy ước: II = dn = 4,17(kN/m3)

Trọng lượng riêng đất từ đáy khối quy ước trở lên:

i i

 

8,25.7,4 10,9.2 9,14.1, 2 10,6.1,85

7,92kN/ m12,45

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 códiện 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 :

Tại điểm thứ 5 có độ sâu z= 5 tính từ đáy khối móng quy ước có:

 Do vậy, ta lấy giới hạn nền đến độ sâu 5 m kể từ đáy khối móng quy ước

-Độ lún (S) của nền được xác định theo công thức sau:



 

gl

zi i oi

.h

S

E

Ta thấy: S = 1,58cm <S gh = 10cm

Do đó thỏa mãn về điều kiện độ lún tuyệt đối

1.2.4 Tính toán độ bền và cấu tạo móng.

1.2.4.2 Kiểm tra móng theo điều kiện chọc thủng.

a, Kiểm tra chọc thủng của cột đối với đài

vẽ tháp chọc thủng

tháp chọc thủng nằm ra ngoài tim cọc biên Vậy không cần kiểm tra chọc thủng chomóng

5 6

n=-1472

mx=-6,7

n=-1060,5 n=-411,4

mxd=-6,3

mxc=-0,4

d c

1110 430 1145 465

465 1540 1145

1110 430 1145 465

+ Chiều cao làm việc: ho = 800 - 150 = 650mm

+ Diện tích cốt thép để chịu mômen MII-II

6 II-II