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 M 1tc 0.45 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 N 0tt M 0tt N  ; M tc  n n tc Nội lực tải trọng tiêu chuẩn gây : Cột N0tc M0tc N0tt M0tt (T) (T) (T) (T) 53 4,5 63,600 Cột N0tc M0tc N0tt M0tt (T) (T) (T) (T) 160 12,2 192,000 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 N0tc M0tc N0tt M0tt (T) (T) (T) (T) 53 4,5 63,600 Cột N0tc M0tc N0tt M0tt (T) (T) (T) (T) 160 12,2 192,000 5,400 14,640 5) Đánh giá điều kiện đia chất cơng trình, địa chất thủy văn Số liệu địa chất có thơng số kĩ thuật: GVHD: ThS SV: Phạm Thị Khánh Hà Page ĐH CN GIAO THÔNG VẬN TẢI Độ dày (m) 1,00 STT Lớp đất Đất lấp Cát pha 6,80 Sét 25,00 ĐỒ ÁN NỀN MÓNG 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.m (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 φ = 15(°), c = 10kPa Tra bảng có: A = 0,32; B = 2,29; D = 4,85 + Trị tính tốn thứ hai đất:  'II   γII = γđn = 18,5 kN/m3  i h i 17,5.1  18,5.0,5   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) + Diện tích sơ đáy móng : GVHD: ThS SV: Phạm Thị Khánh Hà Page ĐH CN GIAO THÔNG VẬN TẢI ĐỒ ÁN NỀN MÓNG N0tc 63,6   1,98(m2 ) Fsb  R   tb h 42,5  2.1,6 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 l  1,9m Chọn   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: el  M tc 4,5   0,188m N0tc 53 + áp lực tiêu chuẩn đáy móng là: p tc max N 0tc 6e 53 6.0,188  (1  )  (1  ) l.b l 1,9.1, 1,9 → p tc max  50,52 T / m p tcmin  15,32 T / m p tctb  tc tc  p p max  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) p tcmax  50,52 < 1,2.R = 1,2 43,15 = 51,78 T / m 2 p tc tb  32,92 T / m < R = 43,15 T / m  Thoả mãn điều kiện áp lực đáy móng Vậy ta chọn kích thước đáy móng lb = 1,9 1,7m GVHD: ThS SV: Phạm Thị Khánh Hà Page ĐH CN GIAO THÔNG VẬN TẢI ĐỒ ÁN NỀN MĨNG 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1,6 m = 1,72 x + 1,85 x 0,5 = 2,79 /m2 + ứng suất gây lún tâm diện tích đế móng: tc bt gl z0  p tb   zh = 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 hi = 0,34m Gọi z độ sâu kể từ đáy móng ứng suất gây lún độ sâu zi : gl  zigl = Koi  z0 = 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 oi Ei  hi  0,8i 1 gl zi n  zigl Ei hi 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   Sgh móng dãy thoả mãn điều kiện địa chất móng dãy thay đổi không 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: GVHD: ThS SV: Phạm Thị Khánh Hà Page ĐH CN GIAO THÔNG VẬN TẢI ĐỒ ÁN NỀN MĨNG 4.1 Chọn vật liệu móng: 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) M0tc (T) N0tt (T) 53 4,5 63,600 M0tt (T) 5,400 M tt 5,4 e  tt   0,188(m) 63,6 N tt Pmax  N0tt 6e 63,6 6.0,188 (1  )  (1  ) l.b l 1,7.1,9 1,9 tt  47,32T / m Pmax tt  12,123T / m Pmin l  lc  37,131T / m 2l tt tt P  PI 47,32  37,131   42,225T / m P0tt  max 2 tt tt tt  ( Pmax  Pmin PItt  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 / m2  Nctch  0,75.Rbt (bc  h0 ).h0  0,75.90.(0,3  0,65).0,65  41,681T / m2  GVHD: ThS SV: Phạm Thị Khánh Hà Page ĐH CN GIAO THƠNG VẬN TẢI ĐỒ ÁN NỀN MĨNG N ctch > N ct => Thỏa mãn điều kiện chống chọc thủng 0.00 -450 2050 1600 45 o -2050 tt Pmin P1tt 700 tt Pmax P2tt 300 1700 300 1900 b) Tính tốn thép đài móng Tại mặt ngàm I-I M I  I  b.( P1tt lx 2l lx tt  ( Pmax  P1tt ).lx x ) 2 Trong : lx  l  lc 1,9  0,3   0,8m 2 P1tt  37,131T / m2 M I  I  1, 2.(37,131.0,8 0,8 2.0,8 )  23,894T m  (47,32  37,131).0,8 2 Diện tích cốt thép chịu mô men M I  I AsI  I  MI 23,894.105   14,59cm2 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 : 1600 b' a   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 M II  29,72.0,72 Ptbtt x2 l  1,9  13,835 T m  2 M II 13,835.105 As    8,61 mm2  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 : b' 1600 a   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 THÔNG VẬN TẢI ĐỒ ÁN NỀN MÓNG B: PHẦN MÓNG 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 THÔNG VẬN TẢI ĐỒ ÁN NỀN MÓNG 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 tông cọc: B20; Rb  11,5MPa  11500kN / m2 ; Rk  0,9MPa  900kN / m2 - Thép nhóm CII có  16; As  8,04cm ; Rs  280MPa  280103 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, 04cm2  8, 04 104 m2 - Rb : Cường độ chịu nén bê tông  11,5,5MPa  11500( KN / m2 ) - Fb : Diện tích tiết diện cọc Fb  0,3.0,3  0,09(m2 ) Pvl    ( Rs  As  Rb  Fb )  0,7  (280103  8,04 104  11500 0,09)  882,9 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 - k2  cọc đóng, ép PSPT  k1  N  Fc  k2 U  N  Lc - N  N3 : cọc lớp -U: chu vi GVHD: ThS SV: Phạm Thị Khánh Hà Page 11 ĐH CN GIAO THÔNG VẬN TẢI ĐỒ ÁN NỀN MÓNG - N : số SPT trung bình dọc thân cọc N N1  h1  N  h2  N3  h3 Lc - Lc chiều dài cọc Fc  0,3  0,3  0,09(m2 ) N  N3  20 N N N2  h2  N3  h3 12   18    16 12 Lc 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   PSPT 1108,8   369, 2,5  3 2.2.5 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  (1,1 1, 4)  1920 1, N tt N tc 1,  1,   1,   3,1 [ Pc ] 369,6 369,6 (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 : Trọng lượng thân cọc Pc  1,1 b  Lc   bt  1,1 0,32 12  25  29, 7( kN / m ) - Lc : chiều dài cọc - b : cạnh cọc  bt  2,5T / m3 trọng lượng riêng bê tông Pmax : lực lớn truyền lên cọc Pmax N ott M tt xi  P2  P4   n  xi2 Nott  N tt  N ABCD N tt  B  L  hm   o  192 1,  1,5 1,5 1,5  20  1219,5(kN / m2 ) Pmax  P2  P4  Nott M tt 1219,5 15 10   xi    0, 45  300, 208(kN / m2 ) 2 n  xi 4  0, 45 Pmin  P1  P3  N ott M tt 1219,5 15 10   xi    0, 45  183,542(kN / m2 ) n  xi 4  0, 452 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 Kết cấu đài móng 2.5 - Chọn chiều cao đài: hd  0,8m - Chiều cao làm việc ho  hd  0,  0,8  0,  0, 6(m) 2.5.1 Tính tốn điều kiện chọc thủng Pct -  Pctchong Pct  P1  P2  P3  P4  300, 208.2  183,542.2  967,5 Pctchong  0,75  Rk Utb  ho  U tb  2(ac  bc  2ho )   (0,3  0,3   0, 6)  3,  Rk  0,9MPa Pctchong  0,75  Rk Utb  ho  0,75  900  3,6  0,6  1458(kN )  [ Pct ]  [ Pctchong ] 1500 2.5.2 Tính tốn cốt thép 1500 Tại mặt cắt I-I M I  I  ( P2  P4 )  l1  ( P2  P4 )  As1  l  ac 0,9  0,3  (300, 208  300, 208)   180,125( kNm) 2 M I I 180,125   11,91(cm2 ) 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 MĨNG 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: a= b ' 1, 43  0,13(m) = 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 M II  II  ( P3  P4 )  l2  ( P2  P4 )  As  b  ac (183,542  300, 208)  (0,9  0,3)   145,125(kN ) 2 M II  II 145,125   9, 6(cm2 ) 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: a= b ' 1, 43  0,17(m) = n  1 n : số cần bố trí vào đáy móng = Vậy ta chọn  12 a170, cốt thép nhóm CII GVHD: ThS SV: Phạm Thị Khánh Hà Page 15 ĐH CN GIAO THƠNG VẬN TẢI ĐỒ ÁN NỀN MĨNG 2.6 Kiểm tra lún móng cọc 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= II = = 1.59(KN/m3) , /1,1 /1,1 = 10,909 , = 1,682(KN/m3) , = 16,364 , =1.955(KN/m3) = 20 cII = c/1,1 = 7,273(KN/m2) , = 10,909(KN/m2) , = 13.636(KN/m2)   h    h 10,909   13,364   18,182  4,55o tb  2 3   18,182 =>   tb  4 12 h2  h3 - 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 điều kiện: hi  BM 3,146   0, 787 m 4 - Ứng suất thân đáy khối móng quy ước:  bt    h1    h2    h3    12   365,538(kN ) - Ứng suất gây lún đáy móng:  gl  k o  ( P tc   tb  hm' ) + Trong ko  LM 3,146  1 BM 3,146 hm'  Lc  hm  11,5  1,5  13  m   tb  Ptc    h1    h2    h3 h1  h2  h3    12   21, 47 66 N tc  N ABCD N tc  F  hm   o 770  1,5 1,5 1,5  21, 47    344,816(kN / m2 ) F F 1,5 1,5   gl  1 (344,816  21, 47 13)  137,316(kN / m2 ) 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: hi  BM 3,146   0, 79m 4 STT Chiều sâu H0 z (m) l/b 2z/b Ko 0 1.118 1 0.24 0.24 0.24 Eo S(m) 104.624 768 0.018 132.470 104.668 768 0.016 1.118 0.56 0.818 112.276 104.713 768 0.019 0.82 1.118 0.96 0.634 87.091 104.776 768 0.014 1.16 1.118 1.36 0.477 65.451 104.839 768 (KPa) (KPa) 137.316 1.118 0.28 0.965 0.48 0.34 0.34 Giới hạn tính đến điểm có độ sâu 1,16m kể từ đế móng : gl