Đồ án Nền móng Xây dựng dân dụng và công nghiệp

ĐH CN GIAO THƠNG VẬN TẢI ĐỒ ÁN NỀN MĨNG THUYẾT MINH TÍNH TỐN PHẦN I: CÁC SỐ LIỆU DÙNG ĐỂ THIẾT KẾ Đề bài: Sơ đồ cơng trình: N 1tc N 1tc M 1tc 0.45 M1tc MẶT CẮT 0.00 -0.45 7m Mặt chân cột: 6 6 -0.45 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 C11 C12 C13 C14 C15 7 0.00 -0.45 Sơ đồ ĐCCT Sơ đồ CT N 0tc ( T ) M 0tc (Tm ) Số liệu Cột 53 4,5 Thiết kế móng cơng trình theo sơ đồ cơng trình có nội lực tải trọng tính tốn thuộc tổ hợp cặp nội lực nguy hiểm gây chân cột theo hai phương án: GVHD: ThS SV: Phạm Thị Khánh Hà Page ĐH CN GIAO THÔNG VẬN TẢI ĐỒ ÁN NỀN MĨNG + Móng nơng N0tt M 0tt N  M tc  n ; n tc Nội lực tải trọng tiêu chuẩn gây : Cột Cột N0tc M0tc N0tt M0tt (T) (T) (T) (T) 53 4,5 63,60 N0tc M0tc N0tt M0tt (T) (T) (T) (T) 12,2 192,0 00 160 5,400 14,640 Hệ số độ tin cậy chung tải trọng n=1,2 2) Nhiệm vụ giao: - Thiết kế móng cơng trình theo sơ đồ mặt Có nội lực tải trọng tính tốn thuộc tổ hợp cặp nội lực nguy hiểm gây chân cột 3) Đặc điểm cơng trình: - Độ lún tuyệt đối giới hạn Sgh= 0,08m - Độ lún lệch tương đối giới hạn ΔSgh=0,001 4) Tải trọng tác dụng lên cơng trình: Cột Cột GVHD: ThS SV: Phạm Thị Khánh Hà N0tc M0tc N0tt M0tt (T) (T) (T) (T) 53 4,5 63,60 N0tc M0tc N0tt M0tt (T) (T) (T) (T) 12,2 192,0 00 160 5,400 14,640 Page ĐH CN GIAO THÔNG VẬN TẢI ĐỒ ÁN NỀN MĨNG 5) Đánh giá điều kiện đia chất cơng trình, địa chất thủy văn Số liệu địa chất có thông số kĩ thuật: STT Lớp đất Đất lấp Độ dày (m) 1,00 Cát pha 6,80 Sét 25,00 Chỉ số SPT Eo (T/m2)  c (T/m2) 1,850 15,000 10,000 20 8500 1,900 13,000 26,000 33 15000 m 1,750 PHẦN II : CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ A Phương án móng thiên nhiên: Xác định sơ kích thước đáy móng: Chọn độ sâu chơn móng h = 1,5m kể từ đáy móng đến cốt thiên nhiên Cường độ tính tốn đất sét: R m1.m2 (Ab   Bh 'II  DcII ) K tc + m2 = với nhà có sơ đồ kết cấu mềm + Ktc = tiêu lý đất lấy theo kết thí nghiệm trực tiếp đất Đất sét xám ghi có , = 10kPa Tra bảng có: A = 0,32; B = 2,29; D = 4,85 + Trị tính tốn thứ hai đất: = = 18,5 kN/m3 h 17,5.1 18,5.0,5  'II  � i i   17,63(kPa) 15 �hi Giả thiết b= 1,5m ta có: R 1,1.1 (0,32.1,5.18,5 2,29.1,95.17,63 4,85.26)  42,5(kPa) GVHD: ThS SV: Phạm Thị Khánh Hà Page ĐH CN GIAO THÔNG VẬN TẢI ĐỒ ÁN NỀN MĨNG + Diện tích sơ đáy móng : N 0tc 63,    1,98(m ) Fsb R   tb h 42,5  2.1, Do móng chịu tải lệch tâm lớn nên ta tăng diện tích đáy móng lên 1,2 lần: F* = 1,2 Fsb = 1,2.1,98 = 2,38 m2 �b  1,7m � Chọn �l  1,9m  Lấy l x b = 1,7 x 1,9 m => Fchọn= 1,7.1,9 = 3,23m2> F* = 2,38 m2 Kiểm tra điều kiện áp lực đáy móng: Giả thiết chiều cao móng hm= 0,7 m + Độ lệch tâm: M tc 4,5  tc   0,188m N 53 el + áp lực tiêu chuẩn đáy móng là: tc p max  N 0tc 6e 53 6.0,188 (1 � )  (1 � ) l.b l 1,9.1, 1,9 →50,52 T / m 15,32 T / m p tctb  tc tc p max  p  32,92T / m 2 Kiểm tra điều kiện áp lực : R 1,1.1 (0,32.1,5.18,5 2,29.1,95.17,63 4,85.26)  42,5(kPa) 50,52 < 1,2.R = 1,2 43,15 = 51,78 T / m 32,92 T / m < R = 43,15 T / m Thoả mãn điều kiện áp lực đáy móng GVHD: ThS SV: Phạm Thị Khánh Hà Page ĐH CN GIAO THƠNG VẬN TẢI ĐỒ ÁN NỀN MĨNG Vậy ta chọn kích thước đáy móng lb = 1,9 1,7m Khi ta có: Rđc = 51,78 T / m Kiểm tra điều kiện biến dạng: Kiểm tra kích thước sơ đáy móng theo điều kiện biến dạng Nền có chiều dày lớn nên ta tính theo phương pháp cộng lún lớp phân tố + ứng suất thân đất cốt đáy móng:  zbth1,6m = 1,72 x + 1,85 x 0,5 = 2,79 /m2 + ứng suất gây lún tâm diện tích đế móng: = 32,92 – 2,79 = 30,13 T/m Chia đất đế móng thành lớp phân tố có chiều dày h i  b/4 = 1,7/4 = 0,425m đảm bảo lớp chia đồng Chọn h i = 0,34m Gọi z độ sâu kể từ đáy móng ứng suất gây lún độ sâu z i : = Koi = 30,13.Koi (T/m2) Với Koi hệ số phụ thuộc vào tỉ số z/b l/b = 1,9/1,7 = 1,118 Ta có bảng tính lún sau : Chiều STT sâu H0 z (m) l/b 2z/b Ko  zgl  bt z (kPa) (kPa) Eo S(m) 0 1.118 30,13 0.279 8500 0.004 0.34 0.34 1.118 0.40 0.965 31.489 0.343 8500 0.004 0.34 0.68 1.118 0.80 0.818 26.689 0.406 8500 0.003 0.34 1.02 1.118 1.20 0.634 20.702 0.469 8500 0.002 0.34 1.36 1.118 1.60 0.477 15.558 0.532 8500 -0.002 0.34 1.10 1.118 1.29 0.557 18.173 0.595 8500 0.004 0.94 1.70 1.118 2.00 0.372 12.139 0.768 8500 0.005 0.34 2.04 1.118 2.40 0.279 9.099 0.831 8500 0.004 0.34 2.38 1.118 2.80 0.219 7.156 0.894 8500 0.003 GVHD: ThS SV: Phạm Thị Khánh Hà Page ĐH CN GIAO THÔNG VẬN TẢI ĐỒ ÁN NỀN MÓNG 0.34 2.72 1.118 3.20 0.176 5.741 0.957 8500 0.002 10 0.34 3.06 1.118 3.60 0.144 4.685 1.020 8500 0.002 11 0.34 3.4 1.118 4.00 0.119 3.890 1.083 8500 0.002 12 0.34 3.74 1.118 4.40 0.100 3.278 1.146 8500 0.001 13 0.34 4.08 1.118 4.80 0.086 2.801 1.209 8500 0.001 14 0.34 4.42 1.118 5.20 0.074 2.404 1.272 8500 0.001 15 0.34 4.76 1.118 5.60 0.064 2.104 1.335 8500 0.001 16 0.34 5.1 1.118 6.00 0.056 1.838 1.397 8500 0.001 17 0.34 5.44 1.118 6.40 0.050 1.622 1.460 8500 0.001 18 0.34 5.78 1.118 6.80 0.045 1.459 1.523 8500 0.001 19 0.34 6.12 1.118 7.20 0.039 1.271 1.586 8500 0.001 20 0.34 6.46 1.118 7.60 0.036 1.160 1.649 8500 0.001 21 0.34 6.8 1.118 8.00 0.033 1.062 1.712 8500 0.000 22 0.34 7.14 1.118 8.40 0.030 0.964 1.775 8500 0.000 Theo bảng tính tốn ,ta thấy độ sâu 7,14 m kể từ đáy móng, điểm 22 thuộc lớp đất Do ta lấy giới hạn độ sâu m so với đáy móng => Tính lún theo phương pháp cộng lún lớp phân tố: S  �i 1 n gl  oi gl n   zi hi  0,8�i 1 zi hi Ei Ei Ta thấy S= 3,4 cm < Sgh= 8cm => thỏa mãn điều kiện lún tuyệt đối  Thoả mãn điều kiện lún tuyệt đối Điều kiện độ lún tuyệt đối thoả mãn, điều kiện độ lún lệch tương đối S S gh móng dãy thoả mãn điều kiện địa chất móng dãy thay đổi khơng đáng kể Tải trọng tác dụng xuống móng giống Độ lún lệch tương đối móng dãy trục (B) móng dãy trục khác kiểm tra thiết kế móng dãy Tính tốn độ bền cấu tạo móng: 4.1 Chọn vật liệu móng: GVHD: ThS SV: Phạm Thị Khánh Hà Page ĐH CN GIAO THÔNG VẬN TẢI ĐỒ ÁN NỀN MĨNG Chọn bê tơng cấp bền : B20 Rb=1150T/m2 , Rbt=90 T/m2 Chọn thép CII Rs=28000 T/m2 a) Chọn chiều cao đáy móng Chọn h = 0,7m Chọn abv = 0,05m =5cm => ho=0,7 – 0,05 =0,65 Khi tính tốn độ bền móng ta dựng tải trọng tính tốn tổ hợp bất lợi Trọng lượng móng đất bậc khơng gây thủng móng Tải trọng tính tốn đáy móng: N0tc (T) 53 M0tc (T) N0tt (T) 4,5 63,60 M0tt (T) 5,400 M tt 5,4 e  tt  �0,188( m) N 63,6 tt max P N 0tt 6e 63,6 6.0,188  (1 � )  (1 � ) l.b l 1,7.1,9 1,9 tt Pmax  47,32T / m tt Pmin  12,123T / m l  lc  37,131T / m 2l tt Pmax  PItt 47,32  37,131 tt P0    42,225T / m 2 tt tt tt PItt  Pmin  ( Pmax  Pmin ) x  l  ac  2h 1,9  0,3  2.0,65 0  0,15  m  2 Fct  ( l  ac  2h0 ).b  0,15.1,4  0,255( m2 ) Nct  P0tt Fct  37,131.0,225  10,767  T / m  N ctch  0,75.Rbt (bc  h0 ).h0  0,75.90.(0,3  0,65).0,65  41,681 T / m  GVHD: ThS SV: Phạm Thị Khánh Hà Page ĐH CN GIAO THÔNG VẬN TẢI ĐỒ ÁN NỀN MÓNG N ctch > N ct => Thỏa mãn điều kiện chống chọc thủng 0.0 t Pmi nt o 700 P1t t 300 30 t Pma t P2t x t 1700 2050 1600 2050 450 190 b) Tính tốn thép đài móng Tại mặt ngàm I-I M I  I  b.( P1tt l x Trong : lx tt 2l  ( Pmax  P1tt ).l x x ) 2 lx  l  lc 1,9  0,3   0,8m 2 P1tt  37,131T / m M I  I  1, 2.(37,131.0,8 0,8 2.0,8  (47,32  37,131).0,8 )  23,894T m 2 Diện tích cốt thép chịu mô men M I  I AsI  I  MI 23,894.105   14,59cm 0,9.h0 Rs 0,9.65.2800 Chọn 14  12có As = 15,83 cm2 GVHD: ThS SV: Phạm Thị Khánh Hà Page ĐH CN GIAO THƠNG VẬN TẢI ĐỒ ÁN NỀN MĨNG Chiều dài cốt thép chịu mô men M I  I : l’ = l - 2.0,05 = 1,9-0,1 = 1,8m Khoảng cách cần bố trí cốt thép dài : b’ = b - 2.0,05 = 1,7 - 0,1 =1,6m Khoảng cách cốt thép cạnh : a b' 1600   123mm n  14  => Chọn 14  12có a12cm thép CII bố trí phía Tại mặt ngàm II-II x2  b  bc 1,7  0,3   0,7  m  2 Ptbtt 29,72.0,7 M II  x2 l  1,9  13,835  T m  2 M II 13,835.105 As    8,61 mm  0,9.Rs h0 0,9.2800.638 Chọn 12  10 có As = 9,42 cm2 Chiều dài cốt thép chịu mô men M I  I : b’ = b - 2.0,05 = 1,7-0,1 = 1,6m Khoảng cách cần bố trí cốt thép dài : l' = l - 2.0,05 = 1,9 - 0,1 =1,8m Khoảng cách cốt thép cạnh : a b' 1600   150mm n  12  => Chọn 12  10có a15cm thép CII bố trí phía Lớp bê tơng lót : Dày 10 cm, rộng bên so với đáy móng 10 cm GVHD: ThS SV: Phạm Thị Khánh Hà Page ĐH CN GIAO THƠNG VẬN TẢI ĐỒ ÁN NỀN MĨNG B: PHẦN MĨNG CỌC Sơ đồ cơng trình: N1tc N1tc M1tc 0.45 M1tc MAT CAT 0.00 -0.45 7m Mặt chân cột: 6 6 -0.45 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 C11 C12 C13 C14 C15 7 0.00 -0.45 TẢI TRỌNG CƠNG TRÌNH: GVHD: ThS SV: Phạm Thị Khánh Hà Page 10 ĐH CN GIAO THƠNG VẬN TẢI ĐỒ ÁN NỀN MĨNG Cột Ntc (T) Mtc ( Tm) 160 12,2 Kích thước cột: ac �bc  0,3 �0,3(m) YÊU CẦU 1.1 Chọn trước kích thước cọc - Kích thước cọc: a x b = 30 x 30 cm - Chiều dài cọc: Lc = 12m - Bê tơng cọc: B20; - Thép nhóm CII có  16; Rb  11,5 MPa  11500kN / m ; Rk  0,9 MPa  900 kN / m 1.2 Tính sức chịu tải cọc đơn 1.2.1 Xác định sức chịu tải cọc theo vật liệu: - Pvl : sức chịu tải vật liệu -   0, : hệ số uốn dọc Pvl   �( Rs �As  Rb �Fb ) - Rs : Cường độ chịu kéo giới hạn cốt thép = 280 �103 kN / m - As : Diện tích cốt thép 416  8,04cm  8, 04 �10 4 m - Rb : Cường độ chịu nén bê tông  11,5,5MPa  11500( KN / m ) - Fb : Diện tích tiết diện cọc Fb  0,3.0,  0, 09(m ) 1.2.2 Xác định sức chịu tải cọc theo phương pháp SPT: - k1  400 cho cọc đóng, ép - Fc : diện tích tiết diện ngang mũi cọc PSPT  k1 �N �Fc  k �U �N �Lc GVHD: ThS SV: Phạm Thị Khánh Hà - k2  cọc đóng, ép - N  N : cọc lớp -U: chu vi Page 11 ĐH CN GIAO THÔNG VẬN TẢI ĐỒ ÁN NỀN MĨNG - N : số SPT trung bình dọc thân cọc N - Lc N1 �h1  N �h2  N �h3 Lc chiều dài cọc Fc  0,3 �0,3  0, 09(m ) N  N  20 N N N �h2  N �h3 12 �4  18 �8   16 Lc 12 U  4b  �0,3  1, 2( m) PSPT  k1 �N �Fc  k2 �U �N �Lc  400 �18 �0, 09  �1, �16 �12  1108,8( kN / m ) 2.2.4 Sức chịu tải đấ nền cho phép của cọc:  PSPT   2.2.5 PSPT 1108,8   369, 2,5 �3 Sức chịu tải tính tốn cho phép của cọc: [ PC ]  min( Pvl ;[ PSPT ])  (882,9;369, 6)  369, 6( kN ) Pvl  882,9  2[ PSPT ]  �369,  739, 2.3 - Xác định sơ cọc bố trí vào đài Số cọc: N tt N tc �1, 1920 �1, n  (1,1 �1, 4) �  1, �  1, �  3,1 [ Pc ] 369, 369, (1,1 �1, 4) hệ số ảnh hưởng momen M - Chọn n = cọc - Sơ đồ bố trí cọc GVHD: ThS SV: Phạm Thị Khánh Hà Page 12 ĐỒ ÁN NỀN MÓNG 300 900 1500 300 ĐH CN GIAO THÔNG VẬN TẢI 300 900 1500 300 2.4 Chọn kích thước đài cọc, chiều sâu chôn dài - Chọn hm  1,5m - Chiều dài kích thước cọc: Bd �Ld  1,5 �1,5(m) - Kiểm tra khả chịu lực đài: Pmax  Pc � Pc  Pc  1,1�b �Lc � bt  1,1�0,32 �12 �25  29, 7(kN / m ) Pc : Trọng lượng thân cọc - Lc : chiều dài cọc - b : cạnh cọc trọng lượng riêng bê tông Pmax : lực lớn truyền lên cọc Pmax N ott M tt  P2  P4   xi n �xi2 N ott  N tt  N ABCD  N tt  B �L �hm � o  192 �1,  1,5 �1,5 �1,5 �20  1219,5( kN / m ) Pmax  P2  P4  N ott M tt 1219,5 15 �10  �xi   �0, 45  300, 208(kN / m2 ) n �xi 4 �0, 452 Pmin  P1  P3  N ott M tt 1219,5 15 �10  �xi   �0, 45  183,542(kN / m ) 2 n �xi 4 �0, 45 Pmax  Pc  300, 208  29,  329,908 �[ Pc ]  410, GVHD: ThS SV: Phạm Thị Khánh Hà Page 13 ĐH CN GIAO THÔNG VẬN TẢI ĐỒ ÁN NỀN MÓNG 424,8  329,908 �100  22,3%(tmdk ) 424,8 2.5 Kết cấu đài móng - Chọn chiều cao đài: hd  0,8m - Chiều cao làm việc ho  hd  0,  0,8  0,  0, 6(m) 2.5.1 - chong P � P ct ct Tính toán điều kiện chọc thủng Pct  P1  P2  P3  P4  300, 208.2  183,542.2  967,5 Pctchong  0, 75 �Rk �U tb �ho  U tb  2(ac  bc  2ho )  �(0,3  0,3  �0, 6)  3,  Rk  0,9MPa Pctchong  0, 75 �Rk �U tb �ho  0, 75 �900 �3, �0,  1458( kN )  [ Pct ]  [ Pctchong ] 2.5.2 Tính tốn cốt thép 1500 Tại mặt cắt I-I 1500 l a 0,9  0,3 M I  I  ( P2  P4 ) �l1  ( P2  P4 ) � c  (300, 208  300, 208) �  180,125(kNm) 2 M I I 180,125 As1    11,91(cm ) 0,9 �Rs �ho 0,9 �28 �0, GVHD: ThS SV: Phạm Thị Khánh Hà Page 14 ĐH CN GIAO THÔNG VẬN TẢI ĐỒ ÁN NỀN MÓNG Chọn 12  12 có As = 13,57cm2 Chiều dài cốt thép chịu mômen MI là: l’ = l,5-2 x 0,035 = 1,43m Khoảng cách cần bố trí cốt théplà: b’ = 1,5-2 x 0,035 = 1,43m Khoảng cách trục cốt thép cạnh là: b' 1, 43  0,13(m) a = n = 13  n : số cần bố trí vào đáy móng = 12 Vậy ta chọn 12  12 a130, cốt thép nhóm CII Tại mặt cắt II-II b  ac (183,542  300, 208) �(0,9  0,3) M II  II  ( P3  P4 ) �l2  ( P2  P4 ) �   145,125(kN ) 2 M II  II 145,125 As    9, 6(cm ) 0,9 �Rs �ho 0,9 �28 �0, Chọn  12 có As = 10,18cm2 Chiều dài cốt thép chịu mômen MI là: l’ = l,5-2 x 0,035 = 1,43m Khoảng cách cần bố trí cốt théplà: b’ = 1,5-2 x 0,035 = 1,43m Khoảng cách trục cốt thép cạnh là: b' 1, 43  0,17(m) a = n =  n : số cần bố trí vào đáy móng = Vậy ta chọn  12 a170, cốt thép nhóm CII 2.6 Kiểm tra lún móng cọc GVHD: ThS SV: Phạm Thị Khánh Hà Page 15 ĐH CN GIAO THÔNG VẬN TẢI ĐỒ ÁN NỀN MĨNG Để tính độ lún móng cọc ta tính độ lún khối móng quy ước Nhờ ma sát diện tích xung quanh cọc đất bao quanh nên tải trọng móng truyền lên diện tích lớn xuất phát từ mép ngồi cọc biên đáy đài nghiêng góc : Khi tính tốn lấy II= /1,1 ; II = /1,1; cII = c/1,1 Cột có Ntc = 160 (T) = 1600 (KN) Mtc = 12,2(T.m) = 122( KN.m) II= /1,1 =1.955(KN/m3) II = = 1.59(KN/m3) , /1,1 = 10,909 , = 1,682(KN/m3) , = 16,364 , = 20 cII = c/1,1 = 7,273(KN/m2) , = 10,909(KN/m2) , = 13.636(KN/m2)  �h   �h 10,909 �4  13,364 �8  18,182 tb  2 3   18,182   tb   4,55o h2  h3 12 4 => - Chiều dài đáy móng quy ước: LM  L ' �Lc �tan   (0,9  0.3)  �12 �tan4,55o  3,146 - Bề rộng đáy móng quy ước: BM  B ' �Lc �tan   (0,9  0.3)  �12 �tan4,55o  3,146 - Chia đất đáy khối móng quy ước thành lớp thỏa mãn B 3,146 hi � M   0, 787 m 4 điều kiện: - Ứng suất thân đáy khối móng quy ước:  bt   �h1   �h2   �h3  �6  12 �6  365,538(kN ) - Ứng suất gây lún đáy móng: + Trong ko  LM 3,146  1 BM 3,146 hm'  Lc  hm  11,5  1,5  13  m   tb   �h1   �h2   �h3 �6  12 �6   21, 47 h1  h2  h3 66 Ptc  N tc  N ABCD N tc  F �hm � o 770  1,5 �1,5 �1,5 �21, 47    344,816( kN / m ) F F 1,5 �1,5 �  gl  1�(344,816  21, 47 �13)  137,316( kN / m ) GVHD: ThS SV: Phạm Thị Khánh Hà Page 16 ĐH CN GIAO THÔNG VẬN TẢI ĐỒ ÁN NỀN MĨNG Kết tính tốn giá trị ứng suất gây lún ứng suất thân: B 3,146 hi � M   0,79m 4 STT Chiều sâu H0 0.24 0.24 0.34 0.34 z (m) 0.24 0.48 0.82 1.16 l/b 2z/b Ko Eo S(m) 104.62 768 0.018 132.47 104.66 768 0.016 112.27 104.71 768 0.019 87.091 104.77 768 0.014 65.451 104.83 768 (KPa) (KPa) 137.31 1.118 0.28 0.96 1.118 0.56 0.81 1.118 0.96 0.63 1.118 1.36 0.47 1.118 Giới hạn tính đến điểm có độ sâu 1,16m kể từ đế móng : gl