Tải bản đầy đủ

Bài tập lớn Nền Móng móng cọc

ĐỒ ÁN NỀN & MÓNG
- PHẦN MÓNG CỌC DÀI THẤP Họ và tên: Nguyễn Công Văn
MSV: 1581640050
Lớp: D10-QLDA&CTD
Đề số: 129
I.
1.

Số liệu công trình
Công trình
Kích thước cột Lc x Bc = 55 x 40 cm

2.

Tải trọng
Tổ hợp tải trọng tính toán tại chân cột
N0 = 216,8 T
• M0 = 30.4 T.m
• Q0 = 6.0 T
Nền đất



3.

Lớp đất
1
2
3
4
II.





Số hiệu
23
37
29
98

Chiều dày (m)
5.0
4.3
4.8


YÊU CẦU
Xử lý các số liệu địa chất; đánh giá điều kiện xây dựng công trình.
Đề xuất phương án móng cọc đài thấp khả thi và chọn một phương án để
thiết kế.
Thiết kế phương án móng đã chọn:
• Thuyết minh tính toán khổ A4.
• Bản vẽ khổ giấy 297 x 840 và đóng vào quyển thuyết minh, trên đó
thể hiện:
- Trụ địa chất.

SVTH: NGUYỄN CÔNG VĂN

1



-

Chi tiết cấu tạo cọc (tỷ lệ 1/20 – 1/10), chi tiết đài cọc (tỷ lệ từ 1/50

-

– 1/30). Bảng thống kê cốt thép đài, thép cọc; các ghi chú cần thiết.
Các cao độ cơ bản.
Các giải pháp cấu tạo móng.
Thống kê vật liệu các móng.
Khung tên bản vẽ

SVTH: NGUYỄN CÔNG VĂN

2


BÀI LÀM
1.

Tài liệu thiết kế
1.1.
Tài liệu công trình
- Đặc điểm kết cấu: x=55x40 cm.
- Tải trọng tính toán tại chân cột:
= 216,8 T
= 30,4 T.m
=6T
- Tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn: (n là hệ số vượt tải lấy =1,15)
= /n = 188,52 T
= /n = 26,43 T.m
= /n = 5,21 T
1.2.

Tài liệu địa chất

- Phương pháp khảo sát: khoan, kết hợp xuyên tĩnh (CPT) và xuyên tiêu
chuẩn (SPT).
- khu vực xây dựng, nền đất gồm 4 lớp:
Lớp 1: số hiệu 23, chiều dày 5 m.
Lớp 2: số hiệu 37, chiều dày 4,3 m.
Lớp 3: số hiệu 29, chiều dày 4,8 m.
Lớp 4: số hiệu 98, chiều dày ∞.
Lớp 1: Số hiệu 23, dày 5m
Số
W%
hiệu
23

%

%

ɣ
T/m3

Δ

φ độ

47,2 50,8 26,5 1,74 2,72 6º10

c
kg
/cm2
0,12

Kqua TN nén ép e với P
50
1,236

Mpa
100
150
200
1,185 1,145 1,113 0,88

N
5

Từ đó có:
SVTH: NGUYỄN CÔNG VĂN

3


- Hệ số rỗng tự nhiên:
- Kết quả nén eodometer:
Hệ số nén lún trong khoảng áp lực 100-200 kPa:
(l/kPa)
- Chỉ số dẻo:
A = - = 50,8 – 26,5 = 24,3

=> lớp 1 là lớp đất sét.

- Độ sệt:
=> trạng thái dẻo chảy.
- Modun biến dạng:
=>
(đất sét dẻo chảy chọn α = 5)
Lớp 2: số hiệu 37, dày 4,3m
c
kg
/cm2
27,2 31,7 25,2 1,83 2,66 17º20 0,18

Số
W%
hiệu
37

%

%

ɣ
T/m3

Δ

φ độ

Kqua TN nén ép e với P
50
0,811

100
150
200 Mpa
0,784 0,760 0,740 2,05

N
14

- Hệ số rỗng tự nhiên:
- Chỉ số dẻo:
A = - = 31,7 – 25,2 = 6,5

=> lớp 1 là lớp đất cát pha.

- Độ sệt:
=> trạng thái dẻo cứng.
- Modun biến dạng:
=>
(đất cát pha dẻo cứng chọn α = 4)
SVTH: NGUYỄN CÔNG VĂN

4


Lớp 3: số hiệu 29, dày 4,8m
c
%
%
Δ φ độ
kg
/cm2
31,2 36,3 23,5 1,79 2,69 10º40 0,15

Số
W%
hiệu
29

ɣ
T/m3

Kqua TN nén ép e với P
50
0,920

100
150
200 Mpa
0,885 0,855 0,831 1,30

N
7

- Hệ số rỗng tự nhiên:
- Chỉ số dẻo:
A = - = 36,3 – 23,5 = 12,8

=> lớp 1 là lớp đất sét pha.- Độ sệt:

=> trạng thái dẻo mềm.
- Modun biến dạng:
=>
(đất sét pha dẻo mềm chọn α = 5)
Lớp 4: số hiệu 98, dày ∞
Thành phần hạt (%) tương ứng với cỡ các hat
Hạt
Hạt cát
Hạt bụi
sét
th
ô

to

21

10,5

16

25,
5

Cỡ hạt:

vừa

nhỏ

W
%

ɣ
(T/
m3)

Δ

φ
(độ)

13,8

1,94

2,63

35º50

mpa

N

mịn

Đường kính cỡ hạt (mm)
0,50,1- 0,05 0,010,25
0,2
0,0
0,00
- 0,1
5
5
0,01
2
24,
10
9
6,5
4,5
5

<
0,002
4

15,
7

32

d > 0,5mm chiếm 41,5%
d > 0,25mm chiếm 66%
d > 0,1mm chiếm 76%

Ta thấy hàm lượng cỡ hạt lớn hơn 0,15mm trên 75% => lớp 4 là lớp cát hạt nhỏ.
Lẫn nhiều hạt thô.
- Sức kháng xuyên = 15,7 Mpa =1570 T/m2 => là loại cát hạt vừa ở trạng thái chặt
cứng. φ = 35º50 ,
- Modun biến dạng:
SVTH: NGUYỄN CÔNG VĂN

5


(cát hạt vừa chặt cứng chọn α = 4)
Ta có kết quả trụ địa chất như sau:

Nhận xét: lớp 1, 2 ,3 mềm yếu, lớp 4 rất tốt nhưng ở sâu.
1.3. Tiêu chuẩn xây dựng
Độ lún cho phép: =8cm. Chênh lún tương đối cho phép: = 0,3%.
2.

Đề xuất phương án

SVTH: NGUYỄN CÔNG VĂN

6


- Công trình gồm 4 lớp:
+ lớp 1: đất sét dẻo chảy
+ lớp 2: đất cát pha dẻo cứng
+ lớp 3: đất sét dẻo mềm
+ lớp 4: cát hạt vừa chặt cứng
Nước ngầm không xuất hiện trong phạm vi khảo sát.
- Chọn giải pháp móng cọc đài thấp: dùng cọc BTCT 30x30 cm, đài đặt vào lớp 1,
mũi cọc hạ xuống lớp 4 khoảng 2-4m. Thi công bằng phương pháp ép.
3.

Phương pháp thi công và vật liệu móng cọc

- Đài cọc:
+ Bê tông 250: có =1100 T/m2 , =88 T/m2
+ Cốt thép: thép chịu lực trong đài thép là thép AII có =28000 T/m2
+ Lớp lót đài : bê tông nghèo 100 dày 10cm
+ Đài liên kết ngàm với cột và cọc (xem bản vẽ). Thép của cọc neo trong đài
>20d (ở đây chọn 40cm) và đầu cọc trong đài 10cm.
- Cọc đúc sẵn:
+ Bê tông: 300 có =1300 T/m2
+ Cốt thép: thép chịu lực – AII , đai – AI
+ Các chi tiết cấu tạo xem bản vẽ
4.

Chiều sâu đáy đài

Tính - chiều sâu chôn móng yêu cầu nhỏ nhất
Q : Tổng các lực ngang: Qx = 5,21 T
γ’ : dung trọng tự nhiên của lớp đất đặt đài γ =1,74 (T/m3) b : bề rộng đài
chọn sơ bộ b =1,8 m
ϕ : góc ma sát trong ϕ = 6º10
hmin = 0,810 m ; ở đây chọn hm = 1,2 m > hmin = 0,810 m
SVTH: NGUYỄN CÔNG VĂN

7


→ Với độ sâu đáy đài đủ lớn, lực ngang Q nhỏ, trong tính toán gần đúng coi
như bỏ qua tải trọng ngang.
5. Chọn các đặc trưng của móng cọc
5.1. Cọc
- Tiết diện cọc 30x30cm , thép dọc chịu lực 4ɸ16 AII
- Chiều dài cọc: chọn chiều sâu cọc hạ vào lớp 4 khoảng 2,9m.
+ Chiều dài cọc (chưa kể mũi cọc) Lc = (5,0 + 4,3 + 4,8 + 2,9) - 1,2 + 0,5 = 15,3m
+ Chiều dài cọc tính toán (chưa kể mũi cọc) lc = 17m
=> Cọc được chia thành 2 đoạn dài 8,5m. Nối bằng hàn bản mã.
5.1.1. Sức chịu tải của cọc
a. Sức chịu tải của cọc theo

vật liệu

Trong đó: m - hệ số điều kiện làm việc phụ thuộc loại cọc và số lượng cọc trong
móng (0,85-1), hệ số uốn dọc. Chọn m = 1, φ=1.
- Diện tích cốt thép, = 8.04 cm2.
= 0,3.0,3 – 8,04. = 8,92. m2.

- Diện tích phần bê tông = -

=> = 1.1.(1300.8,92.+ 2,8.104. 8,04. ) = 116,19 T
b.

Sức chịu tải của cọc theo nền đất

- Xác đinh theo kết quả của thí nghiệm trong phòng.
- Sức chịu tải của cọc theo nền đất xác định theo công thức:
;sức chịu tải tính toán
: ma sát giữa cọc và đất xung quanh cọc =
: Lực kháng mũi cọc. = . R. F
Trong đó , – Hệ số điều kiện làm việc của đất với cọc vuông, hạ bằng
phương pháp ép nên = =1.
F = 0,3.0,3 = 0,09 m2
SVTH: NGUYỄN CÔNG VĂN

8


ui : Chu vi cọc. ui = 1 m.
R : Sức kháng giới hạn của đất ở mũi cọc. Với Hm = 17 m, mũi cọc đặt ở
lớp cát hạt vừa, chặt cứng tra bảng được R ≈ 2900 kPa = 2900 KN/m2.
τi : lực ma sát trung bình của lớp đất thứ i quanh mặt cọc. Ta tra được τi
(theo giá trị độ sâu trung bình li của mỗi lớp và loại đất, trạng thái đất).

Lớp đất
Loại đất
hi (m)
li (m)
τi (T/m2)
23
Đất sét dẻo chảy
Đất yếu bỏ qua
37
Cát pha dẻo cứng
7,15
4,3
15
29
Đất sét pha dẻo mềm
Đất yếu bỏ qua
98
Cát hạt vừa chặt cứng 15,55
2,9
50
Độ sâu mũi cọc h=17m và đất cát hạt vừa và chặt => R=3000 KN/m2.
SVTH: NGUYỄN CÔNG VĂN

9


[1,2(15. 4,3 +50. 2,9) + 3000.0,3.0,3]=521,4 KN
=>
Theo kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh:
hay
Trong đó:
+ Qc = k..F : sức cản phá hoại của đất ở mũi cọc.
k - hệ số phụ thuộc loại đất và loại cọc (tra bảng trang) có k = 0,5.
Qc = 0,5.15700.0,09= 706,5 KN.
+ :sức kháng ma sát của đất ở thành cọc.
i - hệ số phụ thuộc loại đất và loại cọc, biện pháp thi công, tra bảng.
Lớp 2: cát pha dẻo cứng, = 40, = 2 m ; = 2050 KN/m2.
Lớp 4: cát hạt vừa chặt cứng =100, h3 = 2,9 m ;qc3 = 15,7Mpa = 15700KN/m2.
=> KN
Vậy KN =68,7 T
Theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT:
+ = m.. :sức kháng phá hoại của đất ở mũi cọc ( - số SPT của lớp đất
tại mũi cọc).
=> Qc = 400. 28. 0,09 = 1008 KN.
+

:sức kháng ma sát của đất ở thành cọc.

(Với cọc ép: m = 400, n = 2)
Ni chỉ số SPT của lớp đất thứ i ma cọc đi qua (bỏ qua lớp 2)
=> Qs = 2. 1,2.(8.2 + 32.2,9) = 242,4 KN
KN ≈ 50T
(Sức chịu tải của cọc lấy theo kết quả tra bảng = 40T1/3 =>chọn td 0,3x0,3m)
5.1.2. Chọn số lượng cọc và bố trí
Chọn 6 cọc bố trí như hình vẽ, dảm bảo khoảng cách các cọc 3d -6d.
SVTH: NGUYỄN CÔNG VĂN

10


250
650
250

650

400

1800

550

250

1250

1250

250

3000

Theo phương dọc khoảng cách này phải tính toán, còn phương bề rộng do
không có mômen nên chỉ cần bố trí khoảng 3D-4D, ở ví dụ này là 5D để dễ thi
công cọc.
5.2. Đài cọc
- Từ việc bố trí cọc như trên => kích thước đài: x = 1,8 x 3 m
- Chọn =0,8m =>
6. Tải trọng phân bố lên cọc
- Theo các giả thiết gần đúng coi cọc chỉ chịu tải dọc trục và cọc chỉ chịu nén, kéo.
+ Trọng lượng của đài và đất trên đài:
1,8.3. 1,2.20=129,6 KN
+ Tải trọng tác dụng lên cọc được tính theo công thức:
+ Tải trọng tiêu chuẩn tại đáy đài:
1885,2 + 129,6 = 2014,8 KN
= 264,3 KN.m
52,1 KN
Với = 1,1m =>
=>
+ Phản lực tính toán của đáy cọc tại đáy đài (không kể trọng lượng bản thân đài và
lớp đất phủ từ đáy đài trở lên):
SVTH: NGUYỄN CÔNG VĂN

11


=>
=>
=>
Bảng số liệu tải trọng tác dụng tại đầu cọc và phản lực cọc tại mức đáy đài:
Cọc
m
KN
KN
1
-1,1
342,9
364,5
2
-1,1
342,9
364,5
3
0
283,2
303,8
4
0
283,2
303,8
5
1,1
463,1
502,7
6
1,1
463,1
502,7
46,31T; = 34,29T
=> tất cả các cọc đều chịu nén.
7. Tính toán kiểm tra cọc
7.1. Kiểm tra cọc giai đoạn thi công
- Khi vận chuyển cọc: tải trọng phân bố q = ɣ.F.n
Trong đó: n là hệ số động, n = 1,5
=> q = 25.0,3.0,3.1,5 = 3,375 KN/m
Chọn a sao cho => a = 0,3. = 0,3.15,3/2=2,3m

M- 1

a

a
M+1

Biểu đồ momen cọc khi vận chuyển

SVTH: NGUYỄN CÔNG VĂN

12


- Trường hợp treo cọc lên giá búa: để => b 0,29. = (2,2 – 2,3 m)
+ Trị số momen dương lớn nhất:
M -2
b

Biểu đồ momen cọc khi cẩu lắp
Ta thấy M1>M2 nên ta lấy M1 để tính toán.
+ Lấy lớp bảo vệ của cọc là a’= 2cm
=> Chiều cao làm việc của cốt thép = 30 -2 = 28cm.
=> ;
Cốt thép dọc chịu mômen uốn của cọc là 2ɸ16 ()
=> Cọc đủ khả năng chịu tải khi vận chuyển, cẩu lắp.
- Tính toán cốt thép làm móc cẩu:
+ Lực kéo ở móc cẩu trong trường hợp cẩu lắp cọc: Fk = q.l

Fk

a

a

=> lực kéo ở một nhánh, gần đúng:
= q.l/4 = 3,375. 8,5/4=7,1 KN ≈ 0,7T
Diện tích cốt thép của móng cẩu:
Chọn thép móc cẩu ɸ12AI có
- Chọn búa và độ chối thích hợp: Theo kinh nghiệm với 17 m, trọng lượng
SVTH: NGUYỄN CÔNG VĂN

13


cọc qc = 2,5.F.lc.= 2,5.0,0625.17 ≈ 2,6 KN (=2,6 T). => Qbúa=1,8T (≈0,7qc). Độ
chối được xác định từ công thức đóng cọc.
- Chọn lực ép nếu ép vào đất loại sét và 2-3[P] nếu là đất cát. Lực ép max
và cho phép tới 1,4
7.2. Trong giai đoạn sử dụng
=>các cọc đều chịu nén => kiểm tra: P=Pmax+ và
=>các cọc đều chịu kéo => kiểm tra: P=Pmax+
Với =0,09.17.25=38,25KN => KN < [P]=500KN
=> sai lệnh rất nhỏ => vậy tất cả các cọc đều đủ khả năng chịu tải và bố trí như trên
là hợp lý.
8. tính toán kiểm tra đài cọc
Đài cọc làm việc như bản conson cứng H=0,8m, phía trên chịu lực tác dụng
dưới cột phía dưới là phản lực đầu cọc =>cần phải tính toán 2 khả năng.
8.1. kiểm tra cường độ tiết diện nghiêng – điều kiện dâm thủng:
Giả thiết bỏ qua ảnh hưởng của cốt thép ngang và cốt đai.

SVTH: NGUYỄN CÔNG VĂN

1,2

0,1 0,7

- kiểm tra cột đâm thủng đài theo hình dạng hình tháp do lực cắt :

14


1

5

3

400

1800

550

2

4

6

3000

Điều kiện kiểm tra: Q hay
Trong đó: - lực cắt hay lực đâm thủng, bằng tổng phản lực của cọc nằm ngoài
phạm vi của đáy tháp đâm thủng.
– lực chống đâm thủng (Tính theo giáo trình BTCT II)
,
ở đây: – kích thước tiết diện cột – 0,55x0,4 m
chiều cao làm việc của đài
khoảng cách trên mặt bằng từ mép cột đến mép của đáy tháp đâm thủng
, < 0,5
=>
là hệ số xác định như sau:

=>
Vậy
=> chiều cao đài đủ điều kiện không đâm thủng.
- Kiểm tra khả năng hàng cọc chịu lực lớn chọc thủng đài theo tiết diện nghiêng
SVTH: NGUYỄN CÔNG VĂN

15


( đây là khả năng nguy hiểm khi lệch tâm lớn)
Điều kiện kiểm tra: hay hay
KN;
-bề rộng trung bình của tiết diện nghiêng, ở đây ; k-hệ số tra bảng phụ thuộc tỷ
số /.
;ở đây C = C1;
=>
=> thỏa mãn điều kiện không chọc thủng.
Ghi chú: trường hợp ví dụ trên lệch tâm thep phương x là 0 => không cần kiểm tra
chọc thủng của cọc góc.
Kết luận: chiều cao đài thỏa mãn điều kiện chống đâm thủng và chọc thủng theo
tiết diện nghiêng.
8.2. Tính toán cường độ trên tiết diện thẳng đứng – tính cốt thép đài.

I
1
r2

II
1800

550
400

II

5

3

4

2

6

r1
3000

I
Coi đài cứng làm việc như bản conson ngàm tọi mép cột, độc lập 2 phương.
- mô men tại mép cột theo mặt cắt I-I
SVTH: NGUYỄN CÔNG VĂN

16


Trong đó: : khoảng cách từ trục cọc 5 và 6 đến mặt cắt I-I,
=>
Cốt thép yêu cầu chỉ đặt cốt đơn:
;
Chọn 18 ϕ 18 a ≈ 100, =>thỏa mãn yêu cầu cấu tạo về khoảng cách.
- Mô men tạo mép cột theo mặt cắt II-II:
Trong đó: : khoảng cách từ trục cọc 1 và 3 và 5 đến mặt cắt I-I,
=>
;
Chọn 15 ϕ 12 a ≈ 200, , (hàm lượng μ = Fa / (= 0,08% > )
=> bố trí cốt thép với khoảng cách và chênh lệch đường kính cốt (6mm) như trên
có thể coi là hợp lý.
Ghi chú: có thể chọn h = 0,9m ( h0 = 0,8m), lúc đó thép ít hơn.
9. Kiểm tra tổng thể móng cọc
9.1. Kiểm tra sức chịu tải của đất dưới đáy móng khối
- Điều kiện kiểm tra:
- Xác định khối móng quy ước:
+ Chiều cao khối móng quy ước tính từ mặt đất lên mũi cọ .
+ Góc mở: Theo TCVN mở từ mép hàng cọc biên góc . Do lớp đất 1 và 3 là những
lớp đất yếu, khi tính toán bỏ qua ảnh hưởng của các lớp đấy này, /3, vậy có thể lấy
góc mở móng qui ước α = 30º từ lớp 4.
+ Chiều dài của đáy móng quy ước:
+ Bề rộng móng quy ước:
SVTH: NGUYỄN CÔNG VĂN

17


- Xác định tải trọng tiêu chuẩn dưới đáy khối móng quy ước (mũi cọc):
+ Trọng lương của dất và đài từ đáy đài trở lên:
+ Trọng lượng khối đất từ mũi cọc tới đáy đài:
2.17,6 + 4,3.18,3 + 4,8.17,9 + 2,9.19,4 ] = 20120KN
+ Trọng lượng các cọc:
=> tải trọng tiêu chuẩn tại mức đáy móng quy ước:

- Áp lực tại đáy khối móng quy ước:
Với
=>
=> ; ;
- Cường độ tính toán của đất ở đáy khối quy ước
Lớp 4 có φ = 35º50 ta có: (bỏ qua các hệ số hiệu chỉnh).
Ta có:
/m2 < 4283,3 KN/m2
=> như vậy nền đất dưới mũi cọc đủ khả năng chịu lực.
9.2. Kiểm tra lún móng cọc:
- Ứng suất bản thân tại đáy khối móng quy ước:
- Ứng suất gây lún tạo đáy khối móng quy ước:
- Độ lún của móng cọc có thể được tính gần đúng theo lý thuyết đàn hồi:
với Lm/Bm =12,76/6,2=2,06 =>
SVTH: NGUYỄN CÔNG VĂN

18


=> =>thỏa mãn

SVTH: NGUYỄN CÔNG VĂN

19



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×