Đồ án nền móng xây dựng dân dụng và công nghiệp (trần việt dũng)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ GTVT KHOA CƠNG TRÌNH - - ĐỒ ÁN NỀN MÓNG CHUYỀN NGÀNH : XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP GIẢNG VIÊN HD : LÊ VĂN HIỆP SINH VIÊN : TRẦN VIỆT DŨNG LỚP : 71DLDD22 MSV : SỐ LIỆU CHUNG Sơ đồ Cơng Trình 6m 6m 6m 6m -0.45 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 C11 C12 C13 C14 C15 7m C1 7m 0.00 -0.45 Mặt cột Số tài liệu: Họ Tên Trần Việt Dũng Số liệu đề cho Móng Cột Móng Cột 10 Địa chất Số liệu Số liệu địa chất:  (kN/m3) 16.9 Số liệu Tên đất Lớp Đất lấp Lớp Á sét, nâu gụ, nửa cứng (IL=0.2) 18.8 Lớp Cát trung 18.6  (độ) c (kN/m2) Chỉ số SPT (N) E0 (Kpa) 12.5 20 19 7900 30 27 35 12400 Dày (m) 1.2 Tải trọng cơng trình: Tải trọng cơng trình TT Ntc (T) Mtc (T.m) Cột 39 5.9 Cột 10 280 9.6 * Cột vng kích thước 0,3x0,3m, chiều mô-men uốn mặt cắt Giới thiệu công trìnhvà sở tính tốn + Cơng trình thuộc dạng nhà dân dụng kết cấu khung chịu lực bê tông cốt thép + Các tiêu lý đất xác định thực nghiệm + Hệ số điều kiện làm viêc đất : m1= 1,2 m2= 1,1 + Hệ số an toàn tảI trọng tiêu chuẩn tảI trọng tính tốn n=1,2 + Khi tính tốn lấy: II = /1,1 ; II=/1.1 (kN/m3) 15.36 17.09 16.91 Lớp Lớp Lớp II = /1,1; cII = c/1,1  (độ) 0.00 11.36 24.55 cII = c/1.1 (kN/m2) 0.00 18.18 0.00 + Ta có bảng quy đổi đơn vị tính tải trọng đầu cọc sau: TT Cột Cột 10 Ntc (T) 39 280 Mtc (kN) 390 2800 (T.m) 5.9 9.6 (kN.m) 59 96 Dựa vào số liệu trên, ta thấy tải trọng tác dụng lên cột không lớn, cột 10 lớn Để đảm bảo điều kiện làm việc, an toàn sử dụng, xét đến tính kinh tế, ta chọn Phương án thiết kế sau: + Móng nơng chân cột số + Móng cọc chân cột số 10 PHẦN A: THIẾT KẾ MĨNG NƠNG I.PHƯƠNG ÁN NỀN MĨNG: + Tải trọng cơng trình khơng lớn Lớp đất lấp yếu , lớp thứ: sét, nâu gụ, nửa cứng dày 6m có lực dính c=20(kN/m2) lớn, để móng đơn khơng đảm bảo, ta sử dụng móng đệm cát + Móng BTCT: Móng đơn cột + Móng băng tường + Tường ngăn bao che dùng móng gạch hay giằng, dầm móng để đỡ II VẬT LIỆU ĐÀI MÓNG DƯỚI CHÂN CỘT + Bê tơng M250 có Rb = 11000( KN/m2), Rk = 900 (KN/m2) + Thép chịu lực: CII , Ra = 280000(KN/m2) + Lớp lót bê tơng nghèo dày 10cm + Lớp bảo vệ cốt thép đáy móng dày 5cm + Lớp đệm cát sử dụng cát san lấp III THIẾT KẾ MĨNG NƠNG CHO CỘT Xác định sơ kích thước đáy móng: Chọn kích thước sơ bộ: - Chiều sâu đặt móng h= 2.0 (m) - Chiều rộng đài móng b= (m) Kiểm tra kích thước đáy móng theo điều kiện áp lực đáy móng: Áp lực tiêu chuẩn đế móng là: Rtc= (A.b.+B.h.+cII.D) Trong đó: Ktc– Hệ số tin cậy, lấy K tc=1 tiêu lý đất xác định thực nghiệm II - dung trọng đất nằm trực tiếp đáy móng *II- dung trọng trung bình lớp đất tính từ đáy móng trở lên cII - lực dính tiêu chuẩn đáy móng A,B,D - Các hệ số không thứ nguyên phụ thuộc vào góc ma sát  m1, m2 - hệ số điều kiện làm việc hệ số điều kiện làm việc cơng trình tác động qua lại với Đáy đài đặt lớp đất thứ 2, có = 12.5o, tra bảng 2.2 trang 34 sách giáo trình Nền Móng – trường ĐH Công nghệ GTVT trị số A,B,D Ta có bảng sau: m1 1.2 m2 Ktc 1,1 Ghi chú: A 0,43 b II 17,09 B 2,72 h II 16,052 cII 18,18 Rtc =.(0,43.1.17,09 +2,72.2.17,09+18,18.5,31) = 259,85 (KN/m2) Diện tích đáy móng chịu tải trọng tâm: Trong đó: tb- Dung trọng riêng trung bình đất bê tông Quy ước tb = 20~22 KN/m3 Ntc – tải trọng tiêu chuẩn đầu cột h – Chiều sâu đặt móng (tính từ đáy đài móng đến cos nền) Rtc - Áp lực tiêu chuẩn đế móng = Chọn kF= 1,2 Chọn tỷ số kN=l/b = 1.4 =1,24 (m) => chọn b=1.3 (m) Từ đó, ta có Vậy l=b kN= 1,3.1,4= 1,82 (m) Vậy chọn kích thước đài móng lxb (1.82x1.3)m  Kiểm tra kích thước móng theo điều kiện áp lực tiêu chuẩn Tính lại Áp lực tiêu chuẩn đế móng Rtc= (A.b.+B.h.+cII.D) Rtc =.(0,43.1.17,09 +2,72.2.17,09+18,18.5,31) = 259,85 (KN/m2) D 5,31 Độ lệch tâm: e== = 0.151 Áp lực tiêu chuẩn đế móng là: =*(1)+ = (KN/m2) = 347,568(KN/m2) = 124,78(KN/m2) = 288.89(KN/m2) = = =206.835(KN/m2) Điều kiện kiểm toán: + tc p max = 288.89(KN/m2) < 1,2.Rtc= 1,2.259.85 = 311.82 (KN/m2) tc + p = 124.78(KN/m2) > += 206.835 (KN/m2) < Rtc= 259.85 (KN/m2) Vậy kích thước đáy móng lb = (1,821,3)m hợp lý Kiểm tra theo điều kiện THGH II Điều kiện kiểm tra S ≤ [S] Với : S - Độ lún móng tuyệt đối tâm móng [ S] - Độ lún móng cho phép , [S]= 8cm Chia đất thành lớp phân tố có chiều dày lớp =0,325m Chọn chiều dày hi = 0,3 (m) Tính ứng suất trọng lượng thân: bt z = +, Ứng suất gây lún đế móng : Pgl= 206,835 – 16,9.1,2 – 18,8.0,8=171,515 KN/m2 Gọi z độ sâu kể từ đáy móng ứng suất gây lún độ sâu zi : = p.Koi = 171,515.Koi (KN/m2) 2z l b b Với K oi hệ số phụ thuộc tỷ số: KÕt qu¶ tÝnh lón cho mãng có đợc bảng sau: Bng tớnh ng sut im 10 11 0,0 0,3 0,3 0,3 Độ sâu (m) 0,0 0,3 0,6 0,9 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 1,2 1,5 1,8 2,1 2,4 2,7 3,0 3,3 3,6 3,9 4,2 4,5 4,8 5,1 5,4 hi (m) z (m) 0,0 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5 1,8 2,1 2,4 2,7 3,0 3,3 l/b 2z/b a0 (k0)  zbt  zgl 1,4 1,4 1,4 1,4 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 5,07 10,14 15,21 0,00 0,00 0,00 0,00 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 2,4 3,4 4,4 5,4 6,4 7,4 8,4 0,00 0,00 0,00 0,00 0,46 0,92 1,38 1,85 2,31 2,77 3,23 3,69 4,15 4,62 5,08 0,00 0,00 0,00 1,00 0,95 0,80 0,61 0,46 0,35 0,27 0,21 0,17 0,14 0,11 0,10 20,28 25,92 31,56 37,20 42,84 48,48 54,12 59,76 65,40 71,04 76,68 82,32 87,96 93,60 99,24 0,00 0,00 0,00 171,52 163,44 136,68 105,10 78,79 59,27 45,45 35,53 28,56 23,35 19,35 16,35 Khi zbt 5.zgl đất tốt dừng lại kiểm tra độ lún Nhận xét : Theo bảng tính tốn ta thấy độ sâu 3,3m kể từ đáy móng Hnc=3,3m z  bt = 99,24 (KN/m2)  5.zgl = 16,35.5 = 81,78 (KN/m2) Do ta lấy giới hạn đến độ sâu 3,3m kể từ đáy móng Cơng thức tính tốn: Với i = 0,8 Eoi – Mơ đum biến dạng = 7900 (KN/m2) Bảng tính lún Lớp 1,1 = 16,9 Lớp 2,1 = 18,8 z  zbt  zgl  glzitb Si m Độ sâu m m kN/m2 kN/m2 kN/m2 cm 0.3 2.1 0.0 37.2 171.52 0.00 10 11 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 2.4 0.3 42.8 2.7 0.6 48.5 3.0 0.9 54.1 3.3 1.2 59.8 3.6 1.5 65.4 3.9 1.8 71.0 4.2 2.1 76.7 4.5 2.4 82.3 4.8 2.7 88.0 5.1 3.0 93.6 5.4 3.3 99.2 Tổng độ lún (cm) 163.44 136.68 105.10 78.79 59.27 45.45 35.53 28.56 23.35 19.35 16.35 167.48 150.06 120.89 91.95 69.03 52.36 40.49 32.05 25.96 21.35 17.85 Điểm hi Tại độ sâu 3,3 mét tính từ móng S= 2.4 (cm) [ S]= (cm) =>Độ lún móng thỏa mãn 0.51 0.46 0.37 0.28 0.21 0.16 0.12 0.10 0.08 0.06 0.05 2.40 Ghi Lớp 2, 1 = 18,8 kN/m3 Tính tốn độ bền cấu tạo móng: 6.1 Chọn vật liệu móng: Dùng bê tơng M250 có Rb = 115 Kg/cm2; Rk = Kg/cm2 (Rb = 11500 KN/m2, Rk= 900 KN/m2) Dùng cốt thép nhóm CII có Rs = 2800 Kg/cm2 (Ra = 280000 KN/m2) A/ xác định chiều cao móng theo điều kiện chống uốn Áp lực tính tốn đáy móng =*(1±)=(1±)  Chiều cao làm việc móng: ho L Trong đó: + ho – Chiều cao làm việc móng; ho = h-a + a – lấy gần lớp bê tông bảo vệ cốt thép đáy móng; a = 4 10 cm + L – Khoảng cách từ đáy móng đến mặt ngàm cột L = = = 0,76 (m) + l – Cạnh đáy móng + lc – Bề dài cạnh cột +Rn – Cường độ chịu nén bê tông + ptt – Áp lực tính tốn trung bình phía phần L; ptt= + – Áp lực tính tốn mặt ngàm cột =+(-) = 106,79 +( 318,49 – 106,79)= 230,09 (KN/m2) ptt= = 274,29 (KN/m2) ho 0,76= 0,275 (m) Chọn chiều cao làm việc móng ho = 0,45 (m) hm = ho + a = 0,45 + 0,05 = 0,5 m B/ xác định chiều cao móng theo điều kiện chọc thủng Tính kết cấu móng Coi móng dầm conson, ngàm qua mép cột tải trọng phản lực áp lực + Mômen tương ứng với ngàm I – I MI-I = b.L2 Trong :L = = tt PItt  Pmin  = 0,76 (m) lL tt  Pmttax  Pmin  l = 230,09 (KN/m2) (đã tính phần chống chọc thủng) =>M1= 1,3.0,762= 108,51(KN.m) Diện tích cốt thép chịu mơ men MI-I Fa = == 9,57 (cm2) Chọn 12 (Fa = 1,131 cm2) Số thép cần thiết n = = 8,46 (Thanh) Chọn Chiều dài cốt thép chịu mô men : l’ = l - 2.0,05 = 1,82 – 0,1 = 1,72 m Khoảng cách cần bố trí cốt thép dài : b’ = b - 2.0,05 = 1,3 – 0,1 = 1,2 m Khoảng cách cốt thép cạnh : a = = = 150 mm => Chọn Φ12a150 thép CII bố trí phía + Mômen tương ứng với ngàm II – II MII-II = l.B2 Trong : B = = = 0,5 (m) =>MII-II= 1,82.0,52 = 48,376 (KN.m) Diện tích cốt thép chịu mô men MII-II =0,5 – 0,012 = 0,488 m Fa = = = 3,93 (cm2) Chọn 10 (Fa = 0,785 cm2) Số thép cần thiết n = = 5,01 (Thanh) Chọn Thanh Chiều dài cốt thép chịu mô men MII-IIlà : b’ = b -2.0,05 = 1,3 – 0,1 = 1,2 m Khoảng cách bố trí cốt thép dài : l’= l -2.0,05 = 1,82- 0,1 = 1,72 m Khoảng cách cốt thép cạnh : a = = = 245 mm => chọn a = 245 mm =>Chọn Φ10a245 thép CII bố trí phía thép chịu mơmen mặt ngàm II– II Mã ng n« ng C5 MỈt b»ng mãng PHẦN II: MĨNG CỌC I TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ MÓNG CỌCCHO CỘT 10 1.Tải trọng tác dụng Ntc = 2800 KN Mtc = 96 KN.m Các hệ số điều kiện làm việc đất : m1 = 1,2 ; m2 = 1,1 Hệ số an tồn tải tiêu chuẩn tải tính tốn : n = 1,2 + Chọn độ sâu đặt đế đài: Đế đài cao 1.5m so với cốt thiên nhiên Chọn chiều cao đài hđ = 0,9m Lớp bêtơng lót vữa xi măng cát vàng Mác 75 dày 10cm, ăn phía đế đài 10cm Chọn loại cọc: Dùng loại cọc tiết diện 0,25 0,25m (4 14) Thép dọc chịu lực gồm  16 nhóm CII Bê tơng cọc B20, đầu cọc có mặt bích thép Phần cọc ngàm vào đài 0,15m Phần râu thép đập đầu cọc lớn 30. = 30.14 = 420 mm, lấy 0,55 m Đầu cọc cắm vào lớp cát trung 2,1m Vậy ta có chiều dài cọc là: Lcọc = 0,55 + 0,15 + 1,2 + + 2,1 = 10 m Vậy ta chọn cọc dài 10m 3.Tính sức chịu tải cọc; + Sức chịu tải cọc theo vật liệu: Pvl =.(Rb.Fb + Ra.Fa) =1 Bê tơng B20 : có Rb = 11500 KN/m2 Thép AII : có Ra = 280000 KN/m2 Pvl= 1.(11500.0,252 + 280000.1,539.10-4)=623,78 KN + Sức chịu tải cọc theo đất : n � � Pdn  ffc �cq.qb Ab  u.�f cfi i � i 1 � � Trong : fc : HÖ làm việc cọc đất ( fc = ) fcq fcf , : HƯ làm việc cđa ®Êt díi mịi cäc mặt bên cọc; ( fcq = 1, fcf =1) Ab : DiÖn tÝch tiÕt diÖn ngang mũi cäc, (m2) , Ab =0,0625 m2 u : Chu vi cäc (m)(u=4d=1) f : Cường độ sức kháng trung bình lớp đất thân cọc đóng cọc ép, lấy i theo bảng TCVN 10304 – 2014 li: chiÒu dày lớp đất thứ i tiếp xúc với cọc (m); qb- Cường độ sức kháng đất mũi cọc (m) tra bảng tcvn 10304 năm 2014 qb = 4000 kPa Bảng cường độ sức kháng lớp đất thân cọc Lớp đất Loại đất Đất đắp Á sét, nâu gụ, nửa cứng (IL=0.2) Cát trung Z li (m) (m) 1.2 1.2 7.2 10 2.1 Độ sệt 0.2 fi fi.li (kPa) (Kpa.m ) 48 288 35.35 74.235  Pđn = 1.[1.4000.0,0625 + 1.1.(288+74,235)]  Pđn =612,235(KN)  Sức chịu tải cọc đơn cho phép: Ta =1,4  Pc  = = =437,311( KN) Xác định số lượng cọc cách bố trí : + Số lượng cọc sơ : nc   N 0tt 1, 2.2800  1,  7,86 437, 31  Pc  cọc Vì móng chịu tải lệch tâm lớn nên ta tăng số lượng cọc lấy nc’ = Mặt bố trí cọc Kiểm tra khả chịu tải cọc + Diện tích đế đài thực tế : Fdtt = 1,6.1,6 = 2,56 (m2) + Trọng lượng tính tốn đài đất đài thực tế : Nđ,đtt = n.tb h.Fd = 1,2.17,66.(1,5+0,45/2).2,56 = 93,569 (KN) + Lực dọc tính tốn thực tế xác định đến cốt đài : Ntt = + = 2800.1,2 + 93,569 = 3453,569 ( KN) + Mơmen tính tốn xác định tương ứng với trọng tâm diện tích tiết diện cọc đế đài : Mtt == 1,2.96=115.2 (KN.m) + Lực tính tốn truyền xuống cọc dãy biên : P tt max,min tt N tt M y x max 3453.57 115, 2.0,  ' �  � nc 6.0, 62 x �i tt  Pmax  415,73(kN) tt Pmin  351,73 (kN) Tải trọng tác dụng lên cọc tính theo cơng thức sau : Pi = Ta lập bảng sau : Cọc Xi (m) -0.6 -0.6 -0.6 0 0.6 0.6 0.6 Pi (kN) 415,73 415,73 415,73 383,73 383,73 383,73 415,73 415,73 415,73 + Trọng lượng tính tốn cọc : Pcọc = n.fcọc  cọc.Lc Trong đó:  cọc = 25 kN/m3 Lc = 10- 0,15- 0,55 = 9,3m Pc = 1,1.(0,25.0,25).25.9,3 = 15,98 ( KN ) Pđ=n.fđ.Lđ  đ=1,1.(0,25.0,25).9,3.(1,2.16,9+6.18,8+2,1.18,6)= 110,062 KN + Kiểm tra điều kiện chịu tảI cọc: Pttmax + Pc -Pđ= 415,73 + 15,98 – 110,062 = 321,648 kN < Pđn = 687,46 kN  Như thoả mãn điều kiện lực max truyền xuống cọc dãy biên Và ta có: Pttmin = 351,73 KN > nên kiểm tra theo điều kiện chống nhổ Kiểm tra móng cọc theo TTGH 2: 6.1 Kiểm tra điều kiện áp lực đáy móng quy ước: + Độ lún móng cọc tính theo độ lún khối móng qui ước có mặt cắt abcd (hình vẽ) Do ma sát mặt xung quanh cọc đất bao quanh, tải trọng móng truyền diện tích rộng hơn, xuất phát từ mép ngồi cọc đáy đài nghiêng góc  tb   Trong :  i hi  hi tb � h  �h i i  i 1h1  2 h 12,50.6  27 0.(9,3  6)    17, 650 h1  h 9,3 tb 17, 65   4, 410 4 + Chiều dài đáy khối quy ước : LM = L’+ 2.LC.tgα = (1,2-2.0,25) + 2.9,3 tg(4,410) = 2,13 ( m ) + Bề rộng đáy khối quy ước : BM = B’ + 2.LC.tg = (1,2-2.0,25) + 2.9,3 tg(4,410) = 2,13 ( m ) + Chiều cao khối móng quy ước: ( tính đến cốt tự nhiên) 0, 45 HM = Lc + h = 9,3 + 1,5+ = 11,03 (m) + Trọng lượng tiêu chuẩn đất phạm vi từ đế đài đến mặt cốt tự nhiên: 20.0, 45 N1tc = LM.BM.h.tb = 2,13.2,13 (1,2.16,9+ 0,3.18,8+ )=199,08 KN + Trọng lượng tiêu chuẩn đất từ đáy đài đến mũi cọc có trừ trọng lượng đất bị cọc chiếm chỗ: N2tc = ( LM.BM - ncọc.fcọc )   h i i = ( 2,13 2,13- 9.0,25.0,25).(6.16,9+0,3.18,8)= 425,42 KN + Trọng lượng tiêu chuẩn cọc phạm vi khối móng quy ước: N3tc = ncọc.fcọc  cọc.LC = 9.(0,25.0,25).25.9,3 =130,78 (KN) + Trọng lượng tiêu chuẩn khối móng quy ước : Nqưtc = N1tc + N2tc + N3tc = 199,08+425,42+130,78 = 755,28 KN + Tải trọng tiêu chuẩn đáy khối quy ước : Ntc = N0tc + Nqưtc = 2800+755,28 =3555,28 KN + Mômen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối quy ước : Mtc = Mtco+ Qtco.( LC+hđ ) = 96 (KN.m) + Độ lệch tâm: e 96 M tc  0, 027 tc N = 3555, 28 + áp lực tiêu chuẩn đáy khối qui ước: p tc max,min N tc 6.e  (1 � ) L M BM LM 3555, 28 � 6.0, 027 � � 1� 2,13.2,13 2,13 � � � =  tc Pmax  843,24 KN/m2 tc Pmin 724,04 KN/m2 → p tctb  tc tc p max  p 843, 24  724, 04   783, 64KN / m2 2 + Cường độ tính tốn đất đáy khối qui ước: RM  m1 m2 ( A.BM II  B.H M II'  D.c II ) K tc Với: Ktc = tiêu lý đất lấy theo kết thí nghiệm trực tiếp đất m1 = 1,2 m2 = 1,1 cơng trình có sơ đồ kết cấu mềm (khơng có khả đặc biệt để chịu nội lực thêm gây biến dạng nền) Đất đáy khối quy ước cát có: II = 24,550 tra bảng 3.2/tr27 HD ĐANM ta A = 0,753; B = 4,0075; D = 6,574 II =16,91( kN/m3 ) Chiều cao khối móng qui ước: HM = 11,03 m Trọng lượng riêng trung bình đất đáy khối quy ước: h  II'  � i i 16,9.1,  18,8.6  18, 6.2,1  15, KN / m Hm = 11, 03 1, 2.1,1  RM = (0,753.2,13.18,8 + 4.0075.11,03.15,6+6,574.0) = 719,72 (KN/m2) + Kiểm tra điều kiện áp lực đáy khối quy ước ptc max 843,24KN/m2