tính toán nền móng đồ án công trình trường cao đẳng Công Nghệ Đà Nẵng

Đồ án tốt nghiệp Trờng cao đẳng công nghệ đà nẵng

Ch ơng 7 : Tính toán nền móng

7.1. số liệu dịa chất
7.1.1. Đánh giá điều kiện địa chất công trình
Theo báo cáo kết quả khảo sát địa chất công trình, giai đoạn phục vụ thiết kế bản vẽ thi
công: khu đất xây dựng tơng đối bằng phẳng đợc khảo sát bằng các phơng pháp khoan thăm dò,
xuyên tiêu chuẩn SPT đến độ sâu 35m. Từ trên xuống dới gồm các lớp đất có chiều dày ít thay
đổi trong mặt bằng:
- Lớp đất 1: Đất lấp - độ sâu lớp đất từ 0 ữ 1,5 m.
- Lớp đất 2: Sét pha - độ sâu lớp đất từ 1,5 m ữ 12 m.
- Lớp đất 3: Cát pha - độ sâu lớp đất từ 12m và cha kết thúc trong phạm vi
- Mực nớc ngầm gặp ở độ sâu -7 m so với mặt đất tự nhiên.
Chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất nh trong bảng:
Bảng chỉ tiêu cơ lý của đất
STT
Tên lớp
đất
w
(kN/m
3
)

h
(kN/m
3
)
W
%
W

L
%
W
P
(%)
K
(m/s)
a
(m
3
/kN)

o
II
C
II
(kPa)
E
(kPa)
spt
(N)
1 Đất lấp 17 - - - - - - - - -
2
Sét
pha
18,2 26,7 31 39 26 2,7.
8
10

1,4.

4
10

17 19 9000
6 -11
3
Cát
pha
20,5 26,6 18 21 15 2,7.
7
10

0,6.
4
10

22 20 18000
12 - 18
Để lựa chọn phơng án nền móng, cần đánh giá tính chất xây dựng của các lớp đất:
* Lớp 1:
Lớp đất đắp chiều dày 1,5m
Đây là lớp đất lấp thành phần chủ yếu là sét pha lẫn phế thải xây dựng trạng thái không
ổn định, chiều dày nhỏ hơn nữa cha đủ thời gian cố kết nên cần đào qua và đặt móng xuống lớp
đất ổn định bên dới.
* Lớp 2:
Lớp sét pha đầy 12m:
E=9000(Kpa); C
II
=19 (Kpa)
Độ sệt:

31 26
0,385
39 26
W W
p
I
L
W W
p
L


= = =

Hệ số rỗng:
(1 0,01* )
26,7(1 0,01*31)
1 1
18, 2
h
w
W
e


+
+
= =
= 0,922
Tỷ trọng: =

n
h


=
26,7
10
= 2,67
Tra bảng 1-2 (sách hớng dẫn đố án nền móng) ta có:
0,25 < I
L
= 0,385

0,5 Đất ở trạng thái dẻo cứng
Hệ số rỗng e = 0,922
Môđun tổng biến dạng E = 9000 kPa cho thấy đây là lớp đất có tính nén lún trung bình
Chỉ tiêu sức kháng cắt c = 19kPa; = 17
o
; N
30
= 7 cho thấy đây là lớp đất có sức chịu tải
trọng trung bình. Vậy đây là lớp đất có tính chất xây dựng tơng đối kém.
Một phần lớp đất nằm dới mực nớc ngầm nên cần kể đến đẩy nổi:
Sv: vũ văn tạo- lớp xdd47-đh2 trang 57
Đồ án tốt nghiệp Trờng cao đẳng công nghệ đà nẵng



= = =
+ +

3
h w
dn2
26,7 10
8,69(kN/m )
1 e 1 0,922
Nếu chọn phơng án móng nông trên nền thiên nhiên, có thể đặt trực tiếp đáy móng vào
lớp đất này thì có khả năng diện tích móng phải lớn gây tốn kém vật liệu.
Nếu là phơng án móng nông trên đệm cát thì đây là phơng án khá tốt do giảm đợc diện
tích đáy móng và độ sâu chôn móng, hơn nữa thi công phổ thông thuận tiện nên giảm đợc giá
thành cho công tác nền móng, tuy nhiên mực nớc ngầm ở độ sâu -7m nên lớp đệm cát một phần
nằm dới mực nớc ngầm có thể gây ra sói ngầm cho lớp đệm cát.
Nếu là phơng án móng cọc, do đáy đài đặt trên nền cọc nên giảm đợc độ sâu đào đáy
móng, hơn nữa đây là phơng án tạo ổn định tốt cho công trình nên rất hay đợc dùng trong thực tế.
* Lớp 3:
Lớp cát pha:
E=18000(Kpa); C
II
=20 (Kpa)
Độ sệt:
18 15
0,5
21 15
W W
p
I
L
W W
p
L

= = =

Hệ số rỗng:
(1 0,01* )
26,6(1 0,01*18)
1 1
20,5
h
w
W
e


+
+
= =
= 0,531
Tỷ trọng: =
n
h


=
26,6
10
= 2,66
Tra bảng 1-2 (sách hớng dẫn đố án nền móng) ta có:
0,25 < I

L
= 0,5

0,5 Đất ở trạng thái dẻo cứng
Hệ số rỗng e = 0,531
Môđun tổng biến dạng E = 18000 kPa cho thấy đây là lớp đất thuộc loại tơng đối tốt có thể
đặt móng.
Chỉ tiêu sức kháng cắt c = 20kPa; = 22
o
; N
30
= 16 cho thấy đây là lớp đất có sức chịu
tải trọng tốt. Vậy đây là lớp đất có tính chất xây dựng tốt.
Lớp đất nằm dới mực nớc ngầm nên cần kể đến đẩy nổi:


= = =
+ +
3
h w
dn3
26,6 10
10,84(kN/m )
1 e 1 0,531
Nếu là phơng án móng cọc, do đáy đài đặt trên nền cọc nên giảm đợc độ sâu đào hố
móng, hơn nữa đây là phơng án tạo độ ổn định tốt cho công trình nên rất hay đợc dùng trong thực
tế. Lớp đất này có chiều dày khá lớn, tính chất xây dựng tơng đối tốt nên có thể cho mũi cọc tỳ
lên lớp đất này.
Sv: vũ văn tạo- lớp xdd47-đh2 trang 58
§å ¸n tèt nghiÖp Trêng cao ®¼ng c«ng nghÖ ®µ n½ng

sÐt pha
-0.750
cèt thiªn nhiªn
1
-7.750
MNN
3
C¸T pha
trô ®Þa chÊt c«ng tr×nh
®Êt lÊp
-2,25
-14,25
Sv: vò v¨n t¹o- líp xdd47-®h2 trang 59
Đồ án tốt nghiệp Trờng cao đẳng công nghệ đà nẵng

7.1.2. Điều kiện địa chất thủy văn
Tại thời điểm khảo sát nớc dới đất xuất hiện và ổn định ở độ sâu -7 m . Tuy nhiên mực n-
ớc này sẽ bị biến đổi theo mùa và chế độ thủy văn tới tiêu khu vực.
7.2. lựa chọn phơng án nền móng.
7.2.1. Lựa chọn giải pháp nền móng:
- Phơng án 1: Móng nông trên nền thiên nhiên
Kết cấu khung chịu lực bê tông cốt thép; tải trọng công trình tơng đối lớn; ta không thể sử
dụng giải pháp móng nông trên nền thiên nhiên. Hơn nữa do điều kiện địa chất không phù hợp;
lớp đất thứ nhất trên cùng là đất lấp dày trung bình 1,5 m cha đủ thời gian cố kết; lớp đất thứ 2
dày trung bình 12 m có sức chịu tải trung bình.
- Phơng án 2: Móng nông trên nền nhân tạo (đệm cát)
Móng nông trên nền nhân tạo cũng là giải pháp tơng đối kinh tế; nhng cũng không phù
hợp với điều kiện địa chất công trình do tải trọng tác dụng xuống tơng đối lớn, mặt khác mực nớc
ngầm khá cao dễ gây sói mòn ảnh hởng lớn tới đệm cát.

- Phơng án 3: Móng cọc
Với đặc điểm công trình nh trên; tải trọng công trình tơng đối lớn; tính chất công trình tơng
đối quan trọng và còn căn cứ vào điều kiện địa chất công trình nh đ phân tích. Ta lựa chọn giải ã
pháp móng cọc là hợp lý.
Kết luận:
Căn cứ vào đặc điểm công trình, tải trọng tác dụng lên công trình, điều kiện địa chất công
trình và vị trí xây dựng; dựa vào các phân tích trên ta quyết định chọn phơng án móng cọc ép để
thiết kế nền móng cho công trình.
Căn cứ vào nhịp khung và bớc cột nhỏ ta lựa chọn giải pháp một móng đơn trục 8-M. Do
nhà gồm có hai khối có diện tích khác nhau, mặt khác nhà có chiều rộng lớn nên ta bố trí khe lún
giữa hai khối nhằm trách xảy ra lún lệch giữa hai khối nhà gây ảnh hởng đến độ bền của kết cấu
phần thân bên trên.
7.2.2. Lựa chọn độ sâu đặt móng
Do đài cọc đợc đặt trên nền cọc nên độ sâu đáy đài không cần phải đặt sâu. Tuy nhiên
thiết kế cần đảm bảo đế đài cọc thực tế không bị nhô lên khỏi mặt đất. Trong quá trình chạy
khung mặt ngàm (chân cột) đợc xác định ở cos -1,55 thấp hơn cos tự nhiên 0,8m, hơn nữa lớp
đất lấp dày trung bình 1m. Do vậy với công trình này tiến hành chọn:
- Độ sâu đặt đế đài: h = -2,55m (so với cos 0.000 trong nhà) tức là nằm ở độ sâu
-1,8m so với cos nền đất tự nhiên.
7.3. sơ bộ kích thớc cọc, đài cọc

- Sử dụng cọc BTCT đúc sẵn tiết diện 30x30cm, chiều dài cọc 18m bao gồm 3 đoạn cọc, 1 đoạn
cọc C1 dài 6m và 2 đoạn cọc C2 dài 6m. Để nối 2 đoạn cọc với nhau ta dùng phơng pháp hàn,
bằng cách hàn sẵn các bản thép vào thép dọc của cọc.
Để hạ cọc vào nền ngời ta dùng phơng pháp ép cọc bằng kích thuỷ lực không khoan dẫn.
- Bê tông cọc cấp bền B25 có R
b
= 14,5MPa; Cốt thép dọc chịu lực nhóm CII có R
s
= 280MPa;

Cốt thép đai nhóm CI có R
sw
= 175MPa

7.4. xác định sức chịu tải của cọc
7.4.1. Theo vật liệu làm cọc
v b b s s
P .(R .F R .A )= +
Sv: vũ văn tạo- lớp xdd47-đh2 trang 60
Đồ án tốt nghiệp Trờng cao đẳng công nghệ đà nẵng

- Do cọc không xuyên qua lớp bùn, than bùn = 1.
- Bê tông cấp bền B25 có R
b
= 14,5MPa.
- Tiết diện ngang cọc F
b
= 0,3.0,3 = 0,09m
2
.
- Cốt thép nhóm CII có R
s
= 280MPa
- Cốt thép dọc 416 có A
s
= 8,04 cm
2
.
P
V

= 1.(14500.0,09 + 280000.8,04.10
-4
) = 1530,12kN.
7.4.2. Theo sức chịu tải của đất nền
7.4.2.1. Theo kết quả thí nghiệm trong phòng
Chân cọc tỳ lên lớp cát hạt nhỏ nên cọc làm việc theo sơ đồ cọc treo; sức chịu tải của cọc
lên đất nền đợc xác định theo công thức:
n
*
d R fi i i
i 1
P m(m .R.F u. m .f.l )
=
= +

Trong đó:
m : hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, đối với cọc vuông m = 1.
m
R
, m
fi
: hệ số điều kiện làm việc của đất; hạ cọc bằng ép rung không khoan dẫn và cọc
trụ đặc có m
R
= 1,1, m
fi
=1.
F : diện tích tiết diện ngang chân cọc; F= 0,09m
2
.

u : chu vi tiết diện ngang cọc u = 4*0,3 = 1,2m.
l
i
: chiều dày lớp đất thứ i tiếp xúc với cọc.
f
i
: cờng độ tính toán của ma sát thành lớp đất thứ i theo bề mặt xung quanh cọc (KPa) đ-
ợc tra theo bảng A-2 TCXD 205-1998.
R : cờng độ tính toán của đất dới mũi cọc với độ sâu H = 19,95m. Tra bảng A-1 TCXD
205-1998, với cát hạt mịn nội suy có R = 3197(KPa)
Lớp đất h
i
(m) Z
i
(m) f
i
m
fi
.f
i
. h
i
sét pha 1,95 2,775 25,566 49,854
1,95 4,725 30,1 60,645
1,95 6,675 33,325 64,984
1,95 8,625 33,888 66,082
1,95 10,575 36,277 70,74
1,95 12,525 37,896 73,897
Cát pha 2 14,5 27,90 55,8
2 16,5 28,60 57,2

1,85 18,35 29,34 54,279
0,85 19,2 29,68 25,228
Tổng cộng 578,71
P
*
d
= 1.[ 1,1.3197.0,09 + 1,2(578,71)] = 1010,96 kN.



*
d
d
d
P
1010,96
P 722,11(kN)
k 1,4
= = =
Sv: vũ văn tạo- lớp xdd47-đh2 trang 61
Đồ án tốt nghiệp Trờng cao đẳng công nghệ đà nẵng

z9=19200
120005700
z6=12525
z7=14500
z8=16500
z9=18350
-19.95
1700 2000

-0.750
cos thiên nhiên
1500
sét PHA
CáT pha
SƠ Đồ XáC ĐịNH SứC CHịU TảI CủA CọC MA SáT
đất lấp
-2.55
19501950
+ 0.000
1800
1950195019501950
Z1=2775
Z2=4725
Z3=6675
Z4=8625
Z5=10575
2000
250
-2.25
-14.250
7.4.2.2. Theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT
( )
SPT S S u c
1
P . .N.F u. 2. L .N C .L
3

= + +

Trong đó:
300 =
với ép.
N 16=
- số SPT của đất ở chân cọc.
L
s
- Chiều dài cọc cắm qua cát mịn.
N
s
Số SPT của lớp cát pha.
L
c
- Chiều dài đoạn cọc cắm qua đất sét pha, cát pha
Sv: vũ văn tạo- lớp xdd47-đh2 trang 62