Điều kiện địa chất công trình kiến trúc và thủy văn

PHẦN III NỀN MÓNG KHỐI LƯỢNG : 30% GVHD: TH.S NGUYỄN THỊ MỸ THUÝ CHƯƠNG VI ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH I.1 ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH VÀ THỦY VĂN I.1.I LỚP ĐẤT SỐ 1: ĐẤT SÉT DẺO MỀM Lớp đất số 1 thuộc đất sét lẫn bột, ít hữu cơ, màu xám đen, trạng thái dẻo mềm. Lớp đất số 1 cĩ bề dày H1 = 2m Tính chất cơ lý đặc trưng của lớp như sau: - Độ ẩm tự nhiên :W = 33.6% - Dung trọng ướt : gW = 18.26KN/m3 - Dung trọng đẩy nổi : gđn = 8.57KN/m3 - Lực dính đơn vị : C = 14.7 KN/m2 - Gĩc ma sát trong : f = 9011’ I.1.2 LỚP ĐẤT SỐ 2: BÙN SÉT, NHÃO Lớp đất số 2 thuộc Bùn sét lẫn bột và hữu cơ màu xám đen, trạng thái nhão. Lớp đất số 2 cĩ bề dày H2= 12m Tính chất cơ lý đặc trưng của lớp như sau: - Độ ẩm tự nhiên :W = 76.6% - Dung trọng ướt : gW = 14.78KN/m3 - Dung trọng đẩy nổi: gđn =5.15KN/m3 - Lực dính đơn vị : C = 9.3 KN/m2 - Gĩc ma sát trong : f = 4048’ I.1.3 LỚP ĐẤT SỐ 3: Á SÉT DẺO CỨNG ĐẾN NỬA CỨNG. Lớp đất số 3 thuộc Á sét lẫn ít sỏi sạn màu xám xanh nâu vàng, trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng. Lớp đất số 3 cĩ bề dày H3 = 3.5m Tính chất cơ lý đặc trưng của lớp như sau: - Độ ẩm tự nhiên :W = 24% - Dung trọng ướt : gW = 19.44KN/m3 - Dung trọng đẩy nổi: gđn = 9.84K/m3 - Lực dính đơn vị : C = 26.8KN/m2 - Gĩc ma sát trong : f = 15010’ I.1.4 LỚP ĐẤT SỐ 4: CÁT TRUNG, CHẶT VỪA Lớp cát trung đến mịn lẫn bột, ít sỏi nhỏ màu nâu vàng xám trắng, trạng thái chặt vừa. Lớp đất số 4 cĩ bề dày tại H4 = 14m . Tính chất cơ lý đặc trưng của lớp như sau: - Độ ẩm tự nhiên :W = 22.8% - Dung trọng ướt : gW = 19.53KN/m3 - Dung trọng đẩy nổi: gđn = 9.93KN/m3 - Lực dính đơn vị : C = 2.6KN/cm2 - Gĩc ma sát trong : f = 28007 MẶT CẮT ĐỊA CHẤT I.2 KẾT QUẢ TỔNG HỢP ĐỊA CHẤT TÍNH MĨNG Bảng tổng hợp địa chất tính mĩng Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3 Lớp 4 Tên Sét Bùn sét Aù sét Cát trung Độ dày(m) 2 13 3.5 14 Chiều sâu(m) 0-2 2-15 15-18.5 18.5-24.5 C (KN/cm2) 14.7 9.3 26.8 2.6 Ø 9o11' 4o48' 15o10' 28o07' gW KN/m3 18.26 14.78 19.44 19.53 gđn KN/m3 8.57 5.15 9.84 9.93 Độ sệt 0.65 1.6 0.36 0.3 Eo(KN/m2) 4110 910 8890 9460 I.2.1 SƠ ĐỒ MẶT CẮT ĐỊA CHẤT Sơ đồ địa chất vị trí chọn tính mĩng Lớp đất số1 sét dẻo mềm W = 33.6%; gW = 18.26KN/m3; Eo=4110KN/m2 gđn = 8.57KN/m3;C = 14.7 KN/m2; f = 9011’ Lớp đất số 2: bùn sét nhão W = 76.6%; gW = 14.78KN/m3 ; Eo=910KN/m2 gđn =5.15KN/m3 ; C = 9.3 KN/m2; f = 4048’ Lớp đất số 3: á sét cứng đến dẻo cứng W = 24%; gW = 19.44KN/m3; Eo=8890KN/m2 gđn = 9.84K/m3; f = 15010’ Lớp đất số 4cát trung chặt vừa W = 22.8%; gW = 19.53KN/m3; Eo=9460KN/m2 gđn = 9.93KN/m3;C = 2.6KN/cm2; f = 28007’ ***NHẬN XÉT VÀ LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN MÓNG*** - Nền đất ở đây từ độ sâu 18.5 m có lớp đất thứ 4 là lớp đất cát trung và ít sỏi trang thái chặt vừa .lớp đất này rất thích hợp để chịu mũi cọc cho các loại cọc bê tông . Việc lựa chọn giải pháp nền móng cũng cần chú ý đến điều kiện thi công chống sập vách,chống thấm đáy công trình,dựa trên cơ sở đó một số giải pháp nền móng được đưa ra như sau: *Phương án móngcọc ép BTCT: *Phương án cọc khoan nhồi: CHƯƠNG 7: PHƯƠNG ÁN I: MÓNG CỌC ÉP BÊ TÔNG CỐT THÉP 7.1 CHỌN CÁC TỔ HỢP NỘI LỰC ĐỂ TÍNH TOÁN MÓNG Từ kết quả giải và tổ hợp nội lực cho khung, chọn ra các cặp nội lực tại các chân cột để tính móng như sau: Nmin và Mtư. Khung trục 6 (khung giữa) Chân cột trục A B C D E Loại móng M1 M2 M3 M2 M1 Ntt (T) 79.45 141.67 165.81 139.17 91.27 Mtt (Tm) 5.05 10.92 13.13 10.91 4.99 Qtt (T) 2.17 3.85 4.48 3.82 2.06 CHỌN TIẾT DIỆN, CHIỀU DÀI CỌC VÀ ĐỘ SÂU ĐẶT MÓNG: 1. Chiều sâu đặt đài cọc : * Đặt đài cọc trong lớp đất thứ 1 là Lớp đất sét * Chiều sâu chôn móng so so với mặt đất tự nhiên là : Hm = -2 * Đài cọc được sử dụng Bê tông Mac 250 , Cốt thép CII : Ra = Ra’ = 2600 kG/cm2 2. Chọn vật liệu và kích thước cọc : Chọn cọc tiết diện ngang 30´30 cm. Mũi cọc cắm vào lớp đất cát vừa lẫn bột trạng thái chặt vừa. Chiều dài cọc chọn 19m, chia hai đoạn ,đoạn dài 10m, và 9m Đáy đài đặt tại cốt –2m Ngàm cọc vào đài 50 cm Trong đó: + Đoạn chôn vào đài 10cm + Đoạn đập đầu cọc 40cm Chiều dài thực tế của cọc là: 19 – 0.5 = 18.5m Cọc được đúc sẵn bằng bê tông mác 300 có Rb = 130 kG/cm2. Chọn cốt thép trong cọc là 4þ16, thép CII có Ra = 2600 kG/cm2. Sơ bộ chọn chiều cao đài hđ = 1.0m 3. Kiểm tra cọc khi vận chuyển cẩu lắp a. Khi Vận chuyển : Sơ đồ tính tóan khi vận chuyển : Biểu đồ Moment : Trọng lượng bản thân cọc : .q = 1.1 * 0.3 * 0.3 * 2.5 = 0.248 (T/m) Khi vận chuyển ta dùng 2 móc thép đặt cách mỗi đầu cọc là : .a = 0.207* Lc Đối với đọan cọc 10 m : a = 0.207 * 10 = 2.10 (m) Đối với đọan cọc 9 m : a = 0.207 * 9 = 1.86 (m) Moment lớn nhất là : M1max = 0.043* q * L2c Đối với đọan cọc 10 m : M1max1 = 0.043* 0.248 * 102 = 1.067 (Tm) Đối với đọan cọc 9 m : M1max2 = 0.043* 0.248 * 92 = 0.864 (Tm) b. Khi lắp dựng : Biểu đồ Moment: Khi cẩu lắp thì vị trí đặt (buộc) cáp như sau : Cách đầu cọc một đọan : .a = 0.3 * Lc Đối với đọan cọc 10 m : a = 0.3 * 10 = 3.0 (m) Đối với đọan cọc 9 m : a = 0.3* 9 = 2.7 (m) Moment lớn nhất là : M2max = 0.086* q * L2c Đối với đọan cọc 10 m : M2max1 = 0.086* 0.248 * 102 = 2.133 (Tm) Đối với đọan cọc 9 m : M2max2 = 0.086* 0.248 * 92 = 1.728 (Tm) So sánh hai trường hợp Moment ta thấy : M2max > M1max nên ta dùng M2max để kiểm tra vận chuyển , cầu lắp * Đối với cọc ta có : Bêtông cọc sử dụng Mac 300 có : Rn = 130 kG/cm2 , Rk = 10 kG/cm2 Cốt thép CII có : Ra = Ra’ = 2600 kG/cm2 4F16 có : Fa = 8.04 cm2 Cọc có : b = 30 cm ; ho = 30 - 3= 27 cm * Kiểm tra khả năng chịu lực cho phép là : Ta có : = 0.199 A = α * ( 1 – 0.5 * α ) = 0.199* (1 – 0.5* 1.99 ) = 0.179 [ M] = A * Rn * b * h20 = 0.179*130*30*272 = 508914.9 (kGcm) => Vậy ta có : [M] = 5.089 (Tm) > M2max Cốt thép đã chọn thỏa mãn điều kiện cẩu lắp c. Tính thép móc cẩu : Ta chỉ cần tính thép móc cẩu cho đoạn cọc Lc = 10 (m) thì đọan còn lại sẽ thõa Ta có : Q1 = Q2 = 0.5 * Q = 0.5 * n * q * Lc = 0.5 * 1.2 * 0.248 * 10 = 1.488 (T) Diện tích cốt thép tối thiểu yêu cầu : = = 0.572 cm2 Ta chọn thép móc cẩu là 1Þ 16 có Fa = 2.011 cm2 => thỏa điều kiện * Điều kiện để móc neo không trượt là : = = 28.8 (cm) Trong đó : u = 3.14 * D = 3.14 *1.6 = 5.204 (cm) Chu vi cốt thép Rk : cường độ chịu kéo bêtông (Rk = 10 kG/cm2 ) => Chọn lneo = 50 (cm) 7.3 XÁC ĐỊNG SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC: Theo điều kiện vật liệu: Pv = mj(mRRbFb + RaFa) Với: m: hệ số điều kiện làm việc, m = 1 j : Hệ số uốn dọc của cọc ; Xác định j như sau : ltt = 13 m , b = 0.3 m => ltt/b = 13/0.3 = 43 j: hệ số uốn dọc của cọc, j = 0.59( tra bảng 5.1 trang 265 sách “Nền và Móng các công trình dân dụng và công nghiệp “ của GSTS Nguyễn Văn Quảng ) mR: hệ số điều kiện làm việc của đất, mR = 1 cọc dùng bê tông mác 300 có: Rn = 130 kG/cm2 = 1300 T/m2 Diện tích tiết diện ngang của bê tông: Fb = 0.32 = 0.09 m2 Ra = 2600 kG/cm2 = 26000 T/m2 Fa = 8.04 cm2=8.04.10 m2 Vậy khả năng chịu lực của cọc theo vật liệu: Pv = 1.0 ´ 0.59 ´ (1 ´ 1300 ´ 0.09 + 26000 ´ 8.04 ´ 10-4) = 81.4 T 2. Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền: Vì cọc cắm vào lớp cát trung trạng thái chặt vừa , nên cọc làm việc là cọc chống : Sức chịu tải cho phép của cọc cho đất nền Trong đó: ktc : Hệ số độ tin cậy lấy bằng 1,4 dựa trên quy phạm Qa : Sức chịu tải của đất nền Qtc = m*( mR * qp* Ap+ U* å mf * fi * hi) m : Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, lấy bằng 1.0 mR,mf : Hệ số làm việc của cát trung ở mũi cọc và ở mặt xung quanh có kể đến phương pháp hạ cọc ( tra bảng 5.4– Sách nền và móng các công trình dân dụng và công nghiệp ) Hệ số  : mf = 1.0 , mR = 1.2 qp : Cường độ tính toán của đất dưới mũi cọc z = 20.5 m Lớp đất 4 là lớp Cát trung trạng thái chặt vừa R = 484(T/m2) Ap : Diện tích tiết diện ngang chân cọc: Fc = 0,3 ´ 0,3 = 0,09 m2 U : Chu vi tiết diện ngang cọc, u = 4 ´ 0,3 = 1,2 m li : Chiều dày lớp đất thứ i tiếp xúc với cọc fi : Cường độ tính toán của lớp đất thứ i theo mặt xung quanh cọc . Vậy sức chịu tải của đất nền là : Qtc = m*( mR * qp* Ap+ U* å mf * fi * hi) = 1.0*(1.2*484*0.09 + 1.2*1.0*34.32) = 93.46 (T) Sức chịu tải cho phép của cọc theo tính chất cơ lý của đất nền : Xác định li , fi bằng cách chia các lớp đất ra thành các phân tố đồng chất , có chiều dày 2.0 m , như hình vẽ : STT B Z hi fi hi*fi 1 1,6 3m 2m 0 0 2 1,6 5m 2m 0 0 3 1,6 7m 2m 0 0 4 1,6 9m 2m 0 0 5 1,6 11m 2m 0 0 6 1,6 13m 2m 0 0 7 1,6 14,5m 1m 0 0 8 0,36 16m 2m 4.664 9.328 9 0,36 17,75m 1.5m 6.221 9.332 10 0,3 19,5m 2m 7.83 15.66 34.32 3. Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ đất nền: (TCXD205 – 1998 ) Sức chịu tải cho phép của cọc được tính theo công thức : Trong đó : FSS : Hệ số an toàn cho thành phần masat bên = 1.5 – 2 (lấy 1.5) FSp : Hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc = 2 – 3 (lấy 2.0) Ap : Diện tích tiết diện ngang mũi cọc Ap = 0.09 (m2) qp : Cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc Với : qp = c*Nc + *Np + g*dp*Ng : Ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng tại độ sâu mũi cọc do trọng lượng bản thân đất , ==> = SgIhi = (0.515*13+ 0.984*3.5 + 0.993*2 ) = 12.13 (T/m2) g : Dung trọng của đất ở độ sâu mũi cọc ( g đn= 0.993 (T/m3) c: Lực dính của lớp đất dưới mũi cọc ( c = 0.026 kG/cm2) Nc, Nq, Ng : Hệ số sức chịu tải phụ thuộc vào j (tra theo bảng 1.23 “Giá trị các hệ số sức chịu tải của Vesic 1973,trang 61,sách Nền Móng của Châu Ngọc Ẩn) j = 28007tra bảng ta có : Nc = 31.62 Nq = 17.82 Ng = 15.7 dp : Đường kính mũi cọc (dp = 0.3 m) qp=0.26*31.62+12.13*17.82+0.993*0.3*15.7 = 229.1 (T/m2) As : Diện tích xung quanh cọc fs : Ma sát bên tác dụng lên cọc ==> Vậy : u : Chu vi mặt cắt ngang cọc ( u = 1.2 m ) li : Chiều cao lớp đất thứ i fi= s*tgja = ca + stbvi *tgja (trang 212 , sách Nền Móng của Châu Ngọc Ẩn ) ca: Lực dính giữa thân cọc và đất (T/m2),với cọc BTCT ca = c ja : Góc ma sát giữa cọc và đất,cọc BTCT lấy ja = j s: Ứng suất hữu hiệu theo phương vuông góc với mặt bên cọc stbvi: Ứng suất trung bình do trọng lượng bản thân gây ra Lớp đất C (T/m2) j sinj tgj stbvi (T/m2) .fi (T/m2) .li (m) .fi*li (T/m) 2 0.93 4°48 0.084 0.084 3.07 1.19 13 15.47 3 2.68 15°10 0.262 0.271 6.21 4.36 3.5 15.26 4 0.26 28°07 0.471 0.534 5.89 3.3 2 6.6 Tổng cộng 37.33 Trong đó : Lớp đất 2 : stbv2 = (1 - sinj2)*0.5*g2*l2 Lớp đất 3: stbv3 = (1 - sinj3)*(0.5*g3*l3 + g2*l2) Lớp đất 4 : stbv4 = (1 - sinj4)*(0.5*g4*l4 + g2*l2 + g3*l3) Suy ra : = 1.2*37.33= 44.8 (T/m2) Sức chịu tải cho phép của cọc theo chỉ tiêu cường độ đất nền là : = So sánh các trường hợp sức chịu tải cho phép ta có : Qa = min (Pvl ; Pd ; PBdn ) = min [ 81.4 (T) ; 66.75 (T) ; 40.17(T)] Lấy Qa = PBdn = 40.17 (T) 7.4 TÍNH MÓNG: Từ giá trị nội lực chân cột và sức chịu tải của cọc vừa tính toán ở trên, ta phân ra ba loại móng để tính toán: Loại móng M1 M2 M3 Ntt (T) 91.27 141.67 165.81 Mtt (Tm) 4.99 10.92 13.13 Qtt (T) 2.06 3.85 4.48 7.4.1 MÓNG 1 Nội lực Tải Tính toán Tải Tiêu chuẩn N(t) 91,27 79,37 Q(t) 4,99 4,34 M(t.m) 2,06 1,79 Xác định sơ bộ kích thước đài cọc: Aùp lực tính toán giả định tác dụng lên đế đài do phản lực đầu cọc gây ra: Ptt = = = 49.59 T/m2 Aùp lực nén lên bệ: Pttc = Ptt - ghđ1,1 = 49.59- 2´2 ´ 1,1 = 45.19 (T/m2) Với : hđ:chiều sâu chôn đài g: trọng lượng riêng trung bình Diện tích sơ bộ đế đài: Fđ = = = 2.02m2 Trọng lượng của đài và đất trên đài: Nđtt = nFđhg = 1.1 ´ 2.02´ 2 ´ 2 = 8.89 (T) Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài: Ntt = Ntt0 + Nttđ = 91.27 + 8.89 = 100.2(T) Số lượng cọc sơ bộ: nc ³ m = 1,2 = 3cọc Chọn nc = 4 cọc Cấu tạo đài cọc: Diện tích đế đài thực tế: F’đ = 1.5 ´ 1.5 = 2.25 m2 Trọng lượng tính toán của đài và đất trên đài: Nttđ = nF’đhg = 1,1 ´ 2,25 ´ 2´ 2 = 9,9 T Lực dọc tính toán xác định đến cốt đáy đài: Ntt = Ntt0 +Nttđ = 91,27 + 9,9 = 101,17 T Sức chịu tải của cọc lúc này: P = = = 35,4 T< Qa =40.17T điều kiện chịu tải thoả Moment tính toán xác định tương ứng với trọng tâm tiết diện các cọc tại đế đài: Mtt = Mtt0 + Qtt0´h = 2,06 + 4,99 ´ 1 = 7,05 Tm Lực truyền xuống các cọc dãy biên: = ÞPmax = 29,21 T ÞPmin = 21,38 T Ở đây Pttmax = 29,21 T < Qa = 40.86 T thỏa mãn điều kiện cọc truyền xuống cọc dãy biên. Pmin = 21,38 T > 0 không phải kiểm tra theo điều kiện chống nhổ. kiểm tra nền móng cọc ma sát theo điều kiện biến dạng: Xác định kích thước khối móng qui ước: Xét các lớp đất mà cọc xuyên qua: Lớp đất Lớp 2 Lớp 3 Lớp 4 Góc ma sát trong jtt 4048 15010 28007 Chiều dày lớp đất h(m) 13 3,5 2 Góc ma sát trong trung bình: jtb = = = 1009 ÞY = = 2032 Chiều dài của đáy móng khối quy ước: Lm = a + 2Lc ´ tgµ = 1,5 + 2 ´ 18.5 ´ tg2032 = 3.14 m Bề rộng của khối móng quy ước: Bm = b + 2Lc ´ tgµ = 1,5 + 2 ´ 18.5 ´ tg2032 = 3.14 m Với: a,b là khoảng cách giữa hai mép ngoài của hai cọc biên theo phương a,b Lc chiều dài của cọc tính từ đáy đài đến mũi cọc ÞFm = Bm ´ Lm = 3.14 ´ 3.14 = 9.86 m2 Chiều cao khối móng quy ước Hm = 20.5 m Xác định trọng lượng của khối móng quy ước: + Trong phạm vi từ đế đài trở lên xác định theo công thức: Wtcqu 1 = Fmgtbhm = 9.86 ´ 2 ´ 2 = 39.44 T + Trọng lượng bùn sét từ đế đài đến hết lớp đất thứ hai (trừ đi phần thể tích đất bị cọc chiếm chổ): Wtcqu 2 = (3.14 ´ 3.14 ´ 13 – 13 ´ 0,3 ´ 0,3 ´ 4) ´ 0,515 Wtcqu 2 = 65.41T Trị tiêu chuẩn trọng lượng cọc 0,3 ´ 0,3m dài 19 m 0,3 ´ 0,3 ´ 19 ´ 2,5 = 4,28T Trọng lượng 4 cọc trong phạm vi lớp bùn sét ´ 13 ´ 4 = 11,13T + Trọng lượng khối móng quy ước trong phạm vi lớp đất sét (trừ đi phần thể tích đất bị cọc chiếm chổ): Wtcqu 3 = (3.14 ´ 3.14 ´ 3,5 –3,5 ´ 0,3 ´ 0,3 ´ 4) ´ 0,984 Wtcqu 3 = 33.65 T Trọng lượng 4 cọc trong phạm vi lớp đất sét: ´ 3,5 ´ 4 = 2.996 T + Trọng lượng khối móng quy ước trong phạm vi lớp đất cát trung (trừ đi phần thể tích đất bị cọc chiếm chổ): Wtcqu 4 = ( 3.14 ´ 3.14 ´ 2– 2 ´ 0.3 ´ 0.3 ´ 4) ´ 0.993 Wtcqu 4 = 19.54 T Trọng lượng 4 cọc trong phạm vi lớp cát pha sét: ´ 2´ 4 = 1.71 T Trọng lượng khối móng quy ước: Ntcqu= 39.44+65.41+11.13+33.65+2.996+19.54+1.71= 173.9 T Moment tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy móng khối quy ước: Mtc = Mtc0 + Qtc ´ 19.5 = 4.34 + 1.79 ´ 19.5 = 39.25 Tm Độ lệch tâm: e = = 0,226 m Aùp lực tiêu chuẩn ở đáy khối quy ước: = Þstcmax = 36.78 T/m2 Þstcmin = 20.9 T/m2 Þstctb = 28.84 T/m2 Cường độ tính toán của đất ở đáy khối quy ước: Rtcm = Trong đó: m1.m2 = 1,4 ´ 1,26 (m2 nội suy khi = 1,97) Ktc =1 vì các chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo số liệu thí nghiệm trực tiếp đối với đất. jII = 28007 tra bảng 2-1 trang 64 sách “Nền Và Móng Các Công Trình Dân Dụng Và Công Nghiệp” của tác giả “GSTS. Nguyễn Văn Quảng”. Þ( nội suy) gII = gđn = 0,993T/m2 g’II = = = 0,675T/m2 Rtc==150.46 T/m2 1,2Rtc = 1,2 ´ 150.46 = 180.55 T/m2 Thỏa mãn điều kiện: stcmax < 1,2Rtc stcmin < Rtc Kết luận: nền đất dưới mũi cọc đủ khả năng chịu lực e. Tính lún: Ứng suất do trọng lượng bản thân : + Tại đáy lớp sét dẻo mềm: sbtz=2m = 2* 0.857 = 1.714(T/m2) + Tại đáy lớp bùn sét: sbtz=15m = 1.714 + 13* 0.515 = 8.41 (T/m2) + Tại đáy lớp á sét: sbtz=18,5m = 8.41 + 3.5*0.984 = 11.85 (T/m2) + Tại mũi cọc: sbtz=20.5m = 11.85 + 2* 0.993 = 13.84 (T/m2) + Ứng suất gây lún ở đáy khối quy ước: sglz=0 = stctb - sbtz=20.5m= 19.97 – 13.84 = 6.13 (T/m2) Chia nền đất dưới khối móng quy ước thành các lớp bằng nhau và bằng Bm/5= 0,628m. Điểm Z(m) Lm/Bm 2Z/Bm k0 sglZi T/m2 sgZ T/m2 sbttbZ T/m2 0 0 1 0 1 6.130 13.84 6.008 1 0.628 1 0,4 0,96 5.885 14.624 5.395 2 1.265 1 0,8 0,8 4.904 15.409 4.31 3 1.884 1 1,2 0,606 3.715 16.193 3.234 4 2.512 1 1,6 0,449 2.752 16.978 2.406 5 3.14 1 2 0,336 2.06 17.762 1.818 6 3.768 1 2,4 0,257 1.575 18.547 Nhận xét: Tại độ sâu Z =2.512 m Ta có sglZ = 2.752 T/m2 < 0.2sbtZ = 0.2 ´ 16.978 = 3.396 T/m2 Nên giới hạn nền lấy tại điểm 3 Độ lún của nền: Độ lún tại tâm móng được tính theo công thức: S = = (6.13+5.885+ 4.904+ 3.715 + 2.752) x0.993 = 0.0196 (m) = 1.96(cm) Kiểm tra xuyên thủng đài cọc: Tháp chọc thủng như hình vẽ sau Vậy tháp chọc thủng bao phủ lên các đầu cọc đảm bảo điều kiện chọc thủng của đài Kết luận: điều kiện xuyên thủng của cọc vào đài thỏa Kết luận: điều kiện xuyên thủng của cột vào đài thỏa Tính toán thép đài cọc: MÓNG M1 Móng M1 có kích thước a x b = 1.5 x1.5 (m2) , chiều cao đài hđ = 1.0 (m) Sơ đồ tính tóan như sau : Theo kết quả tính toán ở trên ta có: Pmax = 29,21 T Pmin = 21,38 T Ptb = 25,3 T Sơ đồ tính của đài là một console ngàm vào cột theo chu vi cột. Ngoại lực làm đài bị uốn là những phản lực đầu cọc. * Tính cốt thép đài móng theo phương Y , mặt cắt I – I : MI-I = r ´ 2Pmax = 0,30 ´ 2 ´ 29,21 = 17,53 Tm Với: r là khoảng cách từ trục cọc thứ i (có phản lực là Pi) đến mép cột là 0,30m cho 2 cọc biên. Tính toán diện tích cốt thép cho đài cọc: A = = = 0,0131 g = = 0,993 Fa = = = 7.54 cm2 Chọn f12 a = 150; Fa= 7.54 cm2 * Tính cốt thép đài móng theo phương X , mặt cắt II – II : MI-I = r ´ 2Pmax = 0,35 ´ 2 ´ 29,21 = 20.73 Tm Với: r là khoảng cách từ trục cọc thứ i (có phản lực là Pi) đến mép cột là 0,35m cho 2 cọc biên. Tính toán diện tích cốt thép cho đài cọc: A = = = 0,0155 g = = 0,984 Fa = = = 9.0 cm2 Chọn f12 a = 125; Fa= 9.05 cm2 7.4.2TÍNH MÓNG M2 Nội lực Tải Tính toán Tải Tiêu chuẩn N(t) 141.67 123.19 Q(t) 3.85 3.35 M(tm) 10.92 9.5 Xác định sơ bộ kích thước đài cọc: Aùp lực tính toán giả định tác dụng lên đế đài do phản lực đầu cọc gây ra: Ptt = = = 49.59 T/m2 Aùp lực nén lên bệ: Pttc = Ptt - ghđ1,1 = 49.59 - 2´2´ 1,1 = 45.19 (T/m2) Với : hđ:chiều sâu chôn đài g: trọng lượng riêng trung bình Diện tích sơ bộ đế đài: Fđ = = = 3.13 m2 Trọng lượng của đài và đất trên đài: Nđtt = nFđhg = 1.1 ´ 3.13 ´ 2 ´ 2 = 13.79 (T) Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài: Ntt = Ntt0 + Nttđ = 141.67 + 13.79 = 155.46 (T) Số lượng cọc sơ bộ: nc ³ m = 1.2 = 4.6 cọc Chọn nc = 5 cọc c. cấu tạo đài cọc: Kích thước đài cọc là a ´ b: a = 6 ´ 0,3 + 2 ´ 0,3 = 2,4 m b = 3 ´ 0,3 + 2 ´ 0,3 = 1,5 m Với: a,b là chiều dài và chiều rộng của đài cọc Sơ bộ kích thước đài cọc: a ´ b = 2.4 ´ 1.5 = 3.6 m2 Diện tích đế đài thực tế: F’đ = 2.4 ´ 1.5 = 3.6 m2 Trọng lượng tính toán của đài và đất đài: Nttđ = nF’đhg = 1.1 ´ 3.6 ´ 2 ´ 2 = 15.84 T Lực dọc tính toán xác định đến cốt đáy đài: Ntt = Ntt0 +Nttđ = 146.71 + 15.84 = 162.55 T Sức chịu tải của cọc lúc này: P = = = 45.51 T< 45.65 (T) điều kiện chịu tải thoả Moment tính toán xác định tương ứng với trọng tâm tiết diện các cọc tại đế đài: Mtt = Mtc0 + Qtt0´h = 10,92 + 3,85 ´ 1= 14,77 Tm Lực truyền xuống các cọc dãy biên: = ÞPmax = 34.56 T ÞPmin = 32.51 T Ở đây Pttmax= 33.54 T < Q= 45.65 T thỏa mãn điều kiện cọc truyền xuống cọc dãy biên. Pmin = 32.51 T > 0 không phải kiểm tra theo điều kiện chống nhổ. d. kiểm tra nền móng cọc ma sát theo điều kiện biến dạng: Xác định kích thước khối móng qui ước: Xét các lớp đất mà cọc xuyên qua: Lớp đất Lớp 2 Lớp 3 Lớp 4 Góc ma sát trong jtt 4048 15010 28007 Chiều dày lớp đất h(m) 13 3,5 2 Góc ma sát trong trung bình: jtb = = = 1009 ÞY = = 2032 Chiều dài của đáy móng khối quy ước: Lm = a + 2Lc ´ tgµ = 2.4 + 2 ´ 18.5 ´ tg2032 = 4.04 m Bề rộng của khối móng quy ước: Bm = b + 2Lc ´ tgµ = 1.5 + 2 ´ 18.5 ´ tg2032 = 3.14 m Với: a,b là khoảng cách giữa hai mép ngoài của hai cọc biên theo phương a,b Lc chiều dài của cọc tính từ đáy đài đến mũi cọc Fm = Bm ´ Lm = 3.14 ´ 4.04= 12.69 m2 Chiều cao khối móng quy ước : Hm = 20.5 m Xác định trọng lượng của khối móng quy ước: + Trọng phạm vi từ đế đài trở lên xác định theo công thức: Wtcqu 1 = Fmgtbhm = 12,69 ´ 2 ´ 2= 50.76 T + Trọng lượng bùn sét đến hết lớp đất 2 (trừ đi phần thể tích đất bị cọc chiếm chổ): Wtcqu 2 = (4.04 ´ 3.14 ´ 13 – 13 ´ 0.3 ´ 0.3 ´ 5) ´ 0.515 Wtcqu 2 = 81.92 T Trị tiêu chuẩn trọng lượng cọc 0,3 ´ 0,3m dài19m 0.3 ´ 0.3 ´ 19´ 2.5 = 4.28 T Trọng lượng 5 cọc trong phạm vi lớp bùn sét 4.28/20´ 13 ´ 5 = 13.91 T + Trọng lượng khối móng quy ước trong phạm vi lớp đất á sét (trừ đi phần thể tích đất bị cọc chiếm chổ): Wtcqu 3 = (4.04 ´ 3.14 ´ 3.5 –3.5 ´ 0.3 ´ 0.3 ´ 5) ´ 0.984 Wtcqu 3 = 42.14 T Trọng lượng 5 cọc trong phạm vi lớp đất sét: ´ 3.5 ´ 5 = 3.75 T + Trọng lượng khối móng quy ước trong phạm vi lớp đất cát trung (trừ đi phần thể tích đất bị cọc chiếm chổ): Wtcqu 4 = ( 4.04 ´ 3.14 ´ 2 – 2´ 0.3 ´ 0.3 ´ 6) ´ 0,993 Wtcqu 4 = 24.12 T Trọng lượng 5 cọc trong phạm vi lớp cát trung: ´ 2´ 5 = 2.14 T Trọng lượng khối móng quy ước: Ntcqu= 50.76+81.92+13.91+42.14+3.75+24.12+2.14 = 218.74 T Moment tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy móng khối quy ước: Mtc = Mtc0 + Qtc ´ 19.5 = 9.5 + 3.35 ´ 19.5 = 74.83 Tm Độ lệch tâm: e = = 0,34 m Aùp lực tiêu chuẩn ở đáy khối quy ước: = stcmax = 40.56/m2 stcmin = 20.08T/m2 stctb = 30.32 T/m2 Cường độ tính toán của đất ở đáy khối quy ước: Rtcm = Trong đó: m1 ´ m2 = 1,4 ´ 1,26 (m2 nội suy khi = 1,97) bảng 3-1 trang 27 sách đồ án nền móng của thầy NGUYỄN VĂN QUẢNG Ktc =1 vì các chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo số liệu thí nghiệm trực tiếp đối với đất. jII = 28007 tra bảng 2-1 trang 64 sách “Nền Và Móng Các Công Trình Dân Dụng và Công Nghiệp” của tác giả “GSTS. Nguyễn Văn Quảng”. Þ( nội suy) gII = gđn = 0,993T/m2 g’II = = = 0,675T/m2 Rtc= =150.46 T/m2 1,2Rtc = 1,2 ´ 150.46 = 180.55 T/m2 Thỏa mãn điều kiện: stcmax < 1,2Rtc stcmin < Rtc Tính lún: Ứng suất do trọng lượng bản thân: + Tại đáy lớp sét dẻo mềm: sbtz=2m = 2* 0.857 = 1.714(T/m2) + Tại đáy lớp bùn sét: sbtz=15m = 1.714 + 13* 0.515 = 8.41 (T/m2) + Tại đáy lớp á sét: sbtz=18,5m = 8.41 + 3.5*0.984 = 11.85 (T/m2) + Tại mũi cọc: sbtz=20.5m = 11.85 + 2* 0.993 = 13.84 (T/m2) + Ứng suất gây lún ở đáy khối quy ước: sglz=0 = stctb - sbtz=20.5m= 19.49 – 13.84 = 5.65 (T/m2) Chia nền đất dưới khối móng quy ước thành các lớp bằng nhau và bằng Bm/5= 0,628 m. Điểm Z(m) Lm/Bm 2Z/Bm K0 sglZi T/m2 sgZ T/m2 stbZ T/m2 0 0 1.29 0.00 1 5.650 13.84 5.537 1 0,628 1.29 0.40 0.96 5.424 14.464 4.972 2 1,256 1.29 0.80 0.8 4.520 15.088 3.972 3 1,884 1.29 1.20 0.606 3.424 15.712 2.981 4 2,512 1.29 1.60 0.449 2.537 16.336 2.218 5 3,14 1.29 2.00 0.336 1.898 16.96 1.675 6 3,768 1.29 2.40 0.257 1.452 17.584 Nhận xét: Tại độ sâu Z = 2.512 m (tại vị trí số 4 ) Ta có sglZ = 2.537 T/m2 < 0,2 ´ sbtZ = 0,2 ´ 16.336 = 3.27T/m2 Nên giới hạn nền lấy tại điểm4 Độ lún của nền: Độ lún tại tâm móng được tính theo công thức: S = = (5.65+5.424+ 4.52+ 3.424 + 2.537) x0.993 = 0.0181 (m) = 1.81(cm) f. Kiểm tra xuyên thủng đài cọc: Tháp chọc thủng như hình vẽ sau Vậy tháp chọc thủng bao phủ lên các đầu cọc đảm bảo điều kiện chọc thủng của đài Kết luận: điều kiện xuyên thủng của cọc vào đài thỏa g. Tính toán thép đài cột: Theo kết quả tính toán ở trên ta có: Pmax = 34.56 T Pmin = 32.51 T Ptb = 33.54 T Đài móng có kích thước 1,5´2,4m nên ta tính toán thép cho đài 2 phương. Ta xem đài cọc như một thanh ngàm tại mép cột và lực tác dụng chính là phản lực đầu cọc. Giá trị moment theo phương Y(mặt cắt I-I) xác định như sau: MI-I = r ´ 2Pmax = 0,7 ´ 2 ´ 34.56 = 48.38 Tm Với: r là khoảng cách từ trục cọc thứ i (có phản lực là Pi) đến mép cột là 0,7m cho 2 cọc biên. Tính toán diện tích cốt thép cho đài cọc: A = = = 0,044 g = = 0,977 Fa = = = 21.16 cm2 Chọn f16 a = 90cm ; Fa= 22.33 cm2 Giá trị moment theo phương X (mặt cắt II- II ) xác định như sau: MI-I = r ´ 2Pmax = 0,35 ´ 2 ´ 34,56 = 24,2 Tm Với: r là khoảng cách từ trục cọc thứ i (có phản lực là Pi) đến mép cột là 0,35m cho 3 cọc biên. Tính toán diện tích cốt thép cho đài cọc: A = = = 0,014 g = = 0,993 Fa = = = 10.41 cm2 Chọn f14 a = 140cm ; Fa= 10.99 cm2 7.4.3TÍNH MÓNG M3: Nội lực Tải Tính toán Tải Tiêu chuẩn N(t) 165.67 144.1 Q(t) 4.48 3.9 M(t.m) 13.13 11.42 a.Xác định sơ bộ kích thước đài cọc: Aùp lực tính toán giả định tác dụng lên đế đài do phản lực đầu cọc gây ra: Ptt = = = 49.59 T/m2 Aùp lực nén lên bệ: Pttc = Ptt - gh1,1 = 49.59 - 2´ 2 ´ 1,1 = 45.19 (T/m2) Với : h:chiều sâu chôn đài g: trọng lượng riêng trung bình Diện tích sơ bộ đế đài: Fđ = = = 3,67 m2 Trọng lượng của đài và đất trên đài: Nđtt = nFđhđg = 1,1 ´ 3,67 ´ 2 ´ 2 = 16.13 (T) Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài: Ntt = Ntt0 + Nttđ = 165.67 + 16.13 = 181.8 (T) b.Số lượng cọc sơ bộ: nc ³ m = 1,2 = 5.4 cọc Chọn nc = 6 cọc c. Cấu tạo đài cọc: Kích thước đài cọc là a´b: Sơ bộ kích thước đài cọc: a´b = 1.5´2,4 Diện tích đế đài thực tế: F’đ = 1.5´2,4 = 3.6 m2 Trọng lượng thực tê' của đài và đất đài: Nttđ = n.F’đ.h.g= 1,1 ´ 3.6 ´ 2 ´ 2 = 15.84 T Lực dọc tính toán xác định đến cốt đáy đài: Ntt = Ntt0 +Nttđ = 165.67 + 15.84 = 181.51 T Sức chịu tải của cọc lúc này: P = = = 42.35 T< 45.65 T điều kiện chịu tải thỏa Moment tính toán xác định tương ứng với trọng tâm tiết diện các cọc tại đế đài: Mtt = Mtt0 + Qtt0 ´ h = 13.13 + 4.48 ´ 1.2 = 18.51 Tm Lực truyền xuống các cọc dãy biên: = Pmax = 32.82 T Pmin = 30.25 T Ở đây Pttmax = 32.82 T < Qa = 45.65 T thỏa mãn điều kiện cọc truyền xuống cọc dãy biên. Pmin = 30.25 T > 0 không phải kiểm tra theo điều kiện chống nhổ. d, kiểm tra nền móng cọc ma sát theo điều kiện biến dạng: Xác định kích thước khối móng qui ước: Xét các lớp đất mà cọc xuyên qua: Lớp đất Lớp 2 Lớp 3 Lớp 4 Góc ma sát trong jtt 4048 15010 28007 Chiều dày lớp đất h(m) 13 3,5 2 Góc ma sát trong trung bình: jtb = = = 1009 ÞY = = 2032 Chiều dài của đáy móng khối quy ước: Lm = a + 2Lc ´ tgµ = 2.4 + 2 ´ 18.5 ´ tg2032 = 4.04 m Bề rộng của khối móng quy ước: Bm = b + 2Lc ´ tgµ = 1.5 + 2 ´ 18.5 ´ tg2032 = 3.14 m Với: a,b là khoảng cách giữa hai mép ngoài của hai cọc biên theo phương a,b Lc chiều dài của cọc tính từ đáy đài đến mũi cọc Fm = Bm ´ Lm = 3.14 ´ 4.04= 12.69 m2 Chiều cao khối móng quy ước : Hm = 20.5 m Xác định trọng lượng của khối móng quy ước: + Trọng phạm vi từ đế đài trở lên xác định theo công thức: Wtcqu 1 = Fmgtbhm = 12,69 ´ 2 ´ 2= 50.76 T + Trọng lượng bùn sét đến hết lớp đất 2 (trừ đi phần thể tích đất bị cọc chiếm chổ): Wtcqu 2 = (4.04 ´ 3.14 ´ 13 – 13 ´ 0.3 ´ 0.3 ´ 6) ´ 0.515 Wtcqu 2 = 81.31 T Trị tiêu chuẩn trọng lượng cọc 0,3 ´ 0,3m dài 19m 0.3 ´ 0.3 ´ 19´ 2.5 = 4.28 T Trọng lượng 5 cọc trong phạm vi lớp bùn sét 4.28/20´ 13 ´ 6 = 16.69 T + Trọng lượng khối móng quy ước trong phạm vi lớp đất á sét (trừ đi phần thể tích đất bị cọc chiếm chổ): Wtcqu 3 = (4.04 ´ 3.14 ´ 3.5 –3.5 ´ 0.3 ´ 0.3 ´ 6) ´ 0.984 Wtcqu 3 = 41.83 T Trọng lượng 6 cọc trong phạm vi lớp đất sét: ´ 3.5 ´ 6 = 4.49 T + Trọng lượng khối móng quy ước trong phạm vi lớp đất cát trung (trừ đi phần thể tích đất bị cọc chiếm chổ): Wtcqu 4 = ( 4.04 ´ 3.14 ´ 2 – 2´ 0.3 ´ 0.3 ´ 6) ´ 0,993 Wtcqu 4 = 24.12 T Trọng lượng 6 cọc trong phạm vi lớp cát trung: ´ 2´ 6 = 2.57 T Trọng lượng khối móng quy ước: Ntcqu= 50.76+81.31+16.69+41.83+4.49+24.12+2.57 = 221.77 T Moment tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy móng khối quy ước: Mtc = Mtc0 + Qtc ´ 19.5 = 11.42 + 3.9 ´ 20.5 = 91.37 Tm Độ lệch tâm: e = = 0,41 m Aùp lực tiêu chuẩn ở đáy khối quy ước: = stcmax = 46.4T/m2 stcmin = 18.15T/m2 stctb = 32.28 T/m2 Cường độ tính toán của đất ở đáy khối quy ước: Rtcm = Trong đó: m1 ´ m2 = 1,4 ´ 1,26 (m2 nội suy khi = 1,97) bảng 3-1 trang 27 sách đồ án nền móng của thầy NGUYỄN VĂN QUẢNG Ktc =1 vì các chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo số liệu thí nghiệm trực tiếp đối với đất. jII = 28007 tra bảng 2-1 trang 64 sách “Nền Và Móng Các Công Trình Dân Dụng và Công Nghiệp” của tác giả “GSTS. Nguyễn Văn Quảng”. Þ( nội suy) gII = gđn = 0,993T/m2 g’II = = = 0,675T/m2 Rtc= =150.46 T/m2 1,2Rtc = 1,2 ´ 150.46 = 180.55 T/m2 Thỏa mãn điều kiện: stcmax < 1,2Rtc stcmin < Rtc Tính lún: Ứng suất do trọng lượng bản thân: + Tại đáy lớp sét dẻo mềm: sbtz=2m = 2* 0.857 = 1.714(T/m2) + Tại đáy lớp bùn sét: sbtz=15m = 1.714 + 13* 0.515 = 8.41 (T/m2) + Tại đáy lớp á sét: sbtz=18,5m = 8.41 + 3.5*0.984 = 11.85 (T/m2) + Tại mũi cọc: sbtz=20.5m = 11.85 + 2* 0.993 = 13.84 (T/m2) + Ứng suất gây lún ở đáy khối quy ước: sglz=0 = stctb - sbtz=20.5m= 19.49 – 13.84 = 5.65 (T/m2) Chia nền đất dưới khối móng quy ước thành các lớp bằng nhau và bằng Bm/5= 0,628 m. Điểm Z(m) Lm/Bm 2Z/Bm K0 sglZi T/m2 sgZ T/m2 stbZ T/m2 0 0 1.29 0.00 1 5.650 13.84 5.537 1 0,628 1.29 0.40 0.96 5.424 14.464 4.972 2 1,256 1.29 0.80 0.8 4.520 15.088 3.972 3 1,884 1.29 1.20 0.606 3.424 15.712 2.981 4 2,512 1.29 1.60 0.449 2.537 16.336 2.218 5 3,14 1.29 2.00 0.336 1.898 16.96 1.675 6 3,768 1.29 2.40 0.257 1.452 17.584 Nhận xét: Tại độ sâu Z = 2.512 m (tại vị trí số 4 ) Ta có sglZ = 2.537 T/m2 < 0,2 ´ sbtZ = 0,2 ´ 16.336 = 3.27T/m2 Nên giới hạn nền lấy tại điểm4 Độ lún của nền: Độ lún tại tâm móng được tính theo công thức: S = = (5.65+5.424+ 4.52+ 3.424 + 2.537) x0.993 = 0.0181 (m) = 1.81(cm) Kiểm tra xuyên thủng đài cọc: Tháp chọc thủng như hình vẽ sau Vậy tháp chọc thủng bao phủ lên các đầu cọc đảm bảo điều kiện chọc thủng của đài Kết luận: điều kiện xuyên thủng của cọc vào đài thỏa g.Tính toán thép đài cột: Theo kết quả tính toán ở trên ta có: Pmax = 32.82 T Pmin = 30.25 T Ptb = 31.54 T Đài móng có kích thước 1.5´2,4m nên ta tính toán thép cho đài 2 phương. Ta xem đài cọc như một thanh ngàm tại mép cột và lực tác dụng chính là phản lực đầu cọc. Giá trị moment theo phương Y(mặt cắt I-I) xác định như sau: MI-I = r ´ 2Pmax = 0,7 ´ 2 ´ 32.82 = 45.95 Tm Với: r là khoảng cách từ trục cọc thứ i (có phản lực là Pi) đến mép cột là 0,7m cho 2 cọc biên. Tính toán diện tích cốt thép cho đài cọc: A = = = 0,028 g = = 0,986 Fa = = = 16.29 cm2 Chọn f16 a = 120cm ; Fa= 16.75 cm2 Giá trị moment theo phương X (mặt cắt II- II ) xác định như sau: MI-I = r ´ 3Pmax = 0,325 ´ 3 ´ 32.82 = 32 Tm Với: r là khoảng cách từ trục cọc thứ i (có phản lực là Pi) đến mép cột là 0,35m cho 3 cọc biên. Tính toán diện tích cốt thép cho đài cọc: A = = = 0,012 g = = 0,994 Fa = = = 11.26 cm2 Chọn f14 a = 125cm ; Fa= 12.31 cm2