tính toán nền móng đồ án công trình trung tâm công nghệ quốc tế Hà Nội - HITC

đồ án tốt nghiệp khoá 2006-2011
đề tài : trung tâm công nghệ quốc tế hà nội
Chơng 7: tính toán nền móng
7.1. Số liệu địa chất .
7.1.1. Vị trí địa hình :
Công trình : " Trung tâm công nghệ quốc tế Hà Nội - HITC ", nằm trên địa bàn Quận
Cầu Giấy Thành phố Hà Nội .
7.1.1. Điều kiện địa chất công trình .
Theo "Báo cáo kết quả khảo sát địa chất công trình , giai đoạn phục vụ thiết kế và bản
vẽ thi công. Khu đất xây dựng tơng đối bằng phẳng đợc khảo sát bằng phơng pháp
khoan xuyên tiêu chuẩn SPT. Từ trên xuống dới gômg các lớp đất có chiều dày ít thay
đổi trong mặt bằng và có trị số trung bình nh sau :
Lớp 1 : đất lấp dày trung bình 1,0 m .
Lớp 2 : sét dày trung bình 3,3 m
Lớp 3 : cát pha dày trung bình 3,8 m
Lớp 4 : sét pha dày trung bình 5,2 m
Lớp 5 : cát bụi dày trung bình 4,5 m
Lớp 6 : sét pha dày trung bình 5,0 m
Lớp 7 : cát pha dày trung bình 5,8 m
Lớp 8 : sét pha dày trung bình 6,2 m
Lớp 9 : cát hạt trung chiều dày cha kết thúc trong phạm vi hố khoan sâu 45 m
Mực nớc ngầm xuất hiện ở độ sâu - 6,5 m kể từ mặt đất .
Bảng 7.1 chỉ tiêu cơ học vật lý các lớp đất
Stt
Tên lớp
đất

s
W W
L
W

P


C
II
C
u
N E
KN/m
3
KN/m
3
% % % KPa (SPT) KPa
1 Đất lấp 16 0 0 0 0 0 0 0 0 0
2 Sét(1) 18.2 26.9 39 50 30 13 37 25 10 7500
3
Cát
pha(12)
18.3 26.4 30.8 31 25 15 28 19 15 7800
4 Sét pha(6) 18.2 26.7 31 39 26 17 19 13 14 9000
5
Cát
bụi(15)
19 26.5 26 - - 28 - - 23 10000
6 Sét pha(5) 19 26.6 31 41 27 18 28 19 15 12000
7
Cát
pha(10)
20.5 26.6 15 21 15 22 20 13 25 18000
8 Sét pha(4) 21.5 26 15 24

11.
5
24 12 8 22 22000
9
Cát hạt
trung(14)
20.1 26.4 16 - - 38 2 1 50 40000
Sinh viên: vũ thị thanh mai - lớp : xdd47-đh2
1
đồ án tốt nghiệp khoá 2006-2011
đề tài : trung tâm công nghệ quốc tế hà nội
7.2. Lựa chọn phơng án tính toán
7.2.1. Đánh giá điều kiện địa chất công trình :
1. Lớp 1 :
Đất đắp , dày trung bình 1,0 m, đất yếu .
2. Lớp 2 :
Sét dày trung bình 3,3 m .
Độ sệt :
45,0
3050
3039
=


=


=
PL
P

L
WW
WW
I
I
L
=0,45 => đất ở trạng thái dẻo cứng.
E = 7500KPa => đất trung bình .
3. Lớp 3 :
Cát pha dày trung bình 3,8 m ,
97,0
2531
258,30
=


=


=
PL
P
L
WW
WW
I
Đất ở trạng thái dẻo nhão.
E = 7800KPa => đất trung bình.
3
3

/3,8103,18 mN
ndn
===

4. Lớp 4 :
Sét pha dày trung bình 5,2 m.
38,0
2639
2631
=


=


=
PL
P
L
WW
WW
I
Đất ở trạng thái dẻo cứng.
E = 9000KPa đất tơng đối tốt .
3
4
/2,8102,18 mKN
ndn
===

5. Lớp 5 :
Cát bụi dày trung bình 4,5 m
( )
737,01
19
26.01,015,26
1
)01,01(
=
+
=
+
=


W
e
s
0,6 < e < 0,8 => đất có độ chặt vừa.
E =10000KPa, đất tơng đối tốt.
3
5
/91019 mKN
ndn
===

6. Lớp 6 :
Sét pha dày trung bình 5,0 m.
28,0

2741
2731
=


=


=
PL
P
L
WW
WW
I
Đất ở trạng thái dẻo cứng.
Sinh viên: vũ thị thanh mai - lớp : xdd47-đh2
2
đồ án tốt nghiệp khoá 2006-2011
đề tài : trung tâm công nghệ quốc tế hà nội
E = 12000KPa đất tốt .
3
4
/91019 mKN
ndn
===

7. Lớp 7 :
Cát pha dày trung bình 5,8 m.
0

1521
1515
=


=


=
PL
P
L
WW
WW
I
Đất ở trạng thái nửa cứng.
E = 18000KPa đất tốt .
3
4
/5,10105,20 mKN
ndn
===

8. Lớp 8 :
Sétt pha dày trung bình 6,2 m.
28,0
5,1124
5,1115
=

=


=
PL
P
L
WW
WW
I
Đất ở trạng thái dẻo cứng.
E = 22000KPa đất tốt .
3
4
/5,11105,21 mKN
ndn
===

9. Lớp 9 :
Cát hạt trung có chiều dày cha kết thúc trong phạm vi hố khoan sâu 45 m
( )
52,01
1,20
16.01,014,26
1
)01,01(
=
+
=

+
=


W
e
s
Đất ở trạng thái chặt, E =40000 KPa, đất rất tốt.
3
7
/1,10101,20 mKN
ndn
===

.
7.2.2. Chọn loại nền và móng :
Căn cứ vào đặc điểm công trình , tải trọng công trình , điều kiện địa chất , địa điểm xây
dựng ta chọn phơng án móng cọc khoan nhồi . Chiều dài một cọc là 34m, cọc cắm vào
lớp cát hạt trung một đoạn 1,2m. Đờng kính và vật liệu làm cọc sẽ đợc chọn ở phần
sau.
Tra bảng TCXD 45 78 đối với công trình khung BTCT có tờng chèn ta đợc : S =
0,001, S
gh
= 0,08 m .
7.3. Thiết kế móng dới cột trục B : móng M1
7.3.1. Xác định cặp nội lực tính toán chân cột .
Giá trị nội lực chân cột đợc xác định khi chạy khung K7 bằng phần mềm kết cấu SAP,
đợc xác định tại cốt đỉnh đài 1,0 m so với cốt khảo sát .

)(836,26

)(756,56
)(839,778
0
0
0
TQ
TmM
TN
tt
tt
tt
=
=
=
Sinh viên: vũ thị thanh mai - lớp : xdd47-đh2
3
đồ án tốt nghiệp khoá 2006-2011
đề tài : trung tâm công nghệ quốc tế hà nội
Tải trọng tính toán ở đỉnh móng phải cộng thêm trọng lợng các kết cấu nh cột tầng 1
trục B , dầm giằng và trọng lợng tờng trên móng .
Trọng lợng bản thân cột tiết diện 55 x 75 cm , cao 3,1 m
)(517,31,1.5,2.1,3.75,0.55,0 TN
tt
c
==
Trọng lợng bản thân dầm móng , kích thớc b x h = 40 x 80 cm , có cốt đỉnh dầm là -
1,0 m so với cốt khảo sát .
)(48,71,1.5,2.5,8.8,0.4,0 TN
tt
DM

==
Trọng lợng bản thân phần tờng móng 33 cao 0,75m và phần tờng bao 22 cao 3,35 m
là :
)(57,161,1.8,1.5,8].35,3.22,075,0.33,0[ TN
tt
tuong
=+=
Vậy cặp nội lực dùng để thiết kế :

)(836,26
)(756,56
)(406,806
0
0
0
TQ
TmM
TN
tt
tt
tt
=
=
=
7.3.2. Lựa chọn đờng kính cọc và vật liệu làm cọc .
Chọn cọc khoan nhồi đờng kính D = 0,8 m, diện tích tiết diện ngang :
( )
2
2
2

503,0
4
8,0.14,3
4
.
m
D
F
===

Vật liệu làm cọc :
+ Bê tông M300 có R
b
= 130 KG/cm
2
; E
b
= 2,9.10
5
KG/cm
2
+ Cốt dọc lồng thép dùng 1620 thép AII, Ra = 2800 KG/cm
2

+ Cốt đai dùng đai 8 thép AI, bớc đai 150.
+ Bê tông đài cọc mác 300, thép chịu lực của đài dùng AIII có:
Ra = Ra = 3600 KG/cm
2
.
7.3.3. Xác định sức chịu tải của cọc .

7.3.3.1. Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc .
P
VL
= ( m
1
.m
2
.R
b
.F
b
+ R
a
.F
a
)
Trong đó :
+ là hệ số uốn dọc, = 1,0.
+ m
1
: là hệ số điều kiện làm việc .
Với cọc đợc nhồi bêtông theo phơng thẳng đứng m
1
= 0,85.
+ m
2
: là hệ số điều kiện làm việc, kể đến ảnh hởng của phơng pháp thi công cọc . Khi
thi công cọc trong các loại đất cần dùng ống chèn và đổ bê tông dới huyền phù sét m
2
= 0,7

P
VL
= 1.[0,85.0,7.130.0,503.(100)
2
+ 2800.50,27] = 529827 KG.
P
VL
= 5298 KN
Sinh viên: vũ thị thanh mai - lớp : xdd47-đh2
4
đồ án tốt nghiệp khoá 2006-2011
đề tài : trung tâm công nghệ quốc tế hà nội
7.3.3.2. Sức chịu tải của cọc tính theo SPT .
Công thức của Bộ Xây Dựng Nhật Bản :
( )
[ ]
uLcLNFNP
cuSSSPT
..2,0..
3
1
++=

Trong đó : u = .D = 3,14.0,8 = 2,51 m, = 15 đối với cọc khoan nhồi.
N : là số SPT của đất ở chân cọc, F : là diện tích tiết diện chân cọc.
N
s
: là số SPT của các lớp đất rời trên chiều dài L
s
.

c
u
: là lực dính không thoát nớc trung bình của các lớp đất dính trên chiều
dài L
c
.
KNTP
P
SPT
SPT
43544,435
}51,2].8.2,620.0,515.2,520.8,326.3,1)2,1.505,4.23.(2,0[503,0.50.15{
3
1
==
+++++++=
Sức chịu tải của cọc :
P = min { P
VL
, P
SPT
} = P
SPT
= 4354 KN.
7.3.4. Xác định số lợng cọc .
Để các cọc ít ảnh hởng đến nhau và có thể coi là cọc đơn ta lấy khoảng cách giữa các
tim cọc là 3D (D là đờng kính cọc)
áp lực tính toán giả định tác dụng lên đế đài do phản lực đầu cọc gây ra
( ) ( )
KPa

d
P
P
tt
9,755
8,0.3
4354
3
22
===
Diện tích sơ bộ đế đài :
nhP
N
F
tb
tt
tt
..
0


=
Trong đó :

tb
: trị trung bình của trọng lợng riêng đài cọc và đất bên trên đài cọc
tb
= 20KN/m
3
h : độ sâu đặt đáy đài. Giả thiết chiều cao đài h

đ
= 2m ta có : h = 2 + 0,2 = 2,2 m.
( Trong đó 0,2 là bề dày sàn gara ).
n : hệ số vợt tải = 1,1
2
99,12
1,1.2,2.209,755
8064
mF
=

=
Trọng lợng của đài và đất trên đài :
KNhFnN
tbd
tt
d
36,8572,2.20.99,12.1,1..
===

Số lợng cọc sơ bộ :
)(25,2
4354
36,8578064
0
coc
P
NN
n
x

tt
d
tt
c
=
+
=
+
=
Lấy số cọc là n
c
= 3 vì móng chịu tải lệch tâm nhỏ .
Sinh viên: vũ thị thanh mai - lớp : xdd47-đh2
5
d
c
ba
MNN
9
8
7
6
5
4
3
2
1
= 5.313

-1.50

-2.50
-4.50
-5.80
-8.00
-9.60
-14.8
-19.3
-24.3
-30.1
-36.3
-37.5
min
p
tt tt
p
max
đồ án tốt nghiệp khoá 2006-2011
đề tài : trung tâm công nghệ quốc tế hà nội
Bố trí các cọc trong mặt bằng nh hình vẽ 2
Diện tích đế đài thực tế :
F
đ
= 4,4.1,4 +
2
2,2).4,424,1(
+
= 14,26 m
2
Trọng lợng tính toán của đài và đất trên đài :
KNN

tt
d
9,96420.3.26,14.1,1
==
Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài :
N
tt
= 8962 + 964,9 = 9926,9 KN Hình 7.1 Bố trí cọc móng M
1
Mômen tính toán xác định tơng ứng với trọng tâm diện tích tiết diện các cọc tại đế đài
KNmM
hQMM
tt
tttttt
6,11572.3,242673
.
0
=+=
+=
Lực dọc truyền xuống các cọc dãy biên :

=


=
n
i
i
tt
c

tt
tt
x
xM
n
N
P
1
2
max
min
max
.
22
min
max
6,18,0.2
6,1.6,1157
3
9,9926
+
=
tt
P
KNP
KNP
tt
tt
64,2826
31,3791

min
max
=
=
Kiểm tra lực truyền xuống cọc: Hình 7.2 Biểu đồ áp lực đất M1
Trọng lợng cọc :
P
c
= 1,1.0,283.(2,5.3,5 + 29,5.1,5) = 16,5 KN.
=>
)(4946)(3,3791
max
kNPkNP
VL
tt
==
=>
)(8,38075,163,3791
max
KNPP
c
tt
=+=+
=>
SPTc
tt
PPP
<+
max
= 4354 KN. Vậy thoả mãn điều kiện lực max truyền xuống dãy

cọc biên và
0
min
>
tt
P
nên không phải kiểm tra theo điều kiện chống nhổ .
7.3.5. Kiểm tra nền móng cọc theo điều kiện biến dạng ( Trạng thái giới hạn thứ
2) .
7.3.5.1. Xác định khối móng quy ớc .
Độ lún của nền móng cọc đợc tính theo độ lún của nền khối móng quy ớc , có mặt cắt
là abcd nh hình vẽ
Sinh viên: vũ thị thanh mai - lớp : xdd47-đh2
6
®å ¸n tèt nghiÖp kho¸ 2006-2011
®Ò tµi : trung t©m c«ng nghÖ quèc tÕ hµ néi


H×nh 7.3 Khèi mãng quy íc
0
87654321
8877665544332211
25,21
2,12,68,50,55,42,58,32
2,1.382,6.248,5.220,5.185,4.282,5.178,3.152.13
4
=
+++++++
+++++++
=

+++++++
+++++++
=
=
tb
IIIIIIIIIIIIIIII
tb
tb
hhhhhhhh
hhhhhhhh
ϕ
ϕϕϕϕϕϕϕϕ
ϕ
ϕ
α
=>
0
313,5
4
25,21
==
α
ChiÒu dµi cña ®¸y khèi quy íc
L
M
= 4,4 + 2.32,9.tg5,313
0
= 9,37 m
ChiÒu réng cña ®¸y khèi quy íc
B

M
= 4,4 + 2.32,9.tg5,313
0
= 9,37 m
ChiÒu cao cña khèi mãng quy íc : H
M
= 36 m
Sinh viªn: vò thÞ thanh mai - líp : xdd47-®h2
7
đồ án tốt nghiệp khoá 2006-2011
đề tài : trung tâm công nghệ quốc tế hà nội
7.3.5.2. Xác định trọng lợng tiêu chuẩn của khối quy ớc .
a, Trong phạm vi từ đế đài trở lên có thể xác định theo công thức :

KNhBLN
tbMM
tc
82,526720.2,2.37,9.37,9..
1
===

b, Trọng lợng các lớp đất và cọc trong phạm vi khối móng qui ớc :
+ Trọng lợng lớp sét trên mực nớc ngầm dày 2m, có trừ đi phần cọc choán chỗ:

KNN
tc
78,18812,18.2).503,0.337,9.37,9(
2
==
Giá trị tiêu chuẩn trọng lợng phần cọc trong phạm vi lớp sét :

KNN
tc
27,4525.2.503,0.3
3
==
+ Trọng lợng của lớp cát pha dày 2,2 trên mực nớc ngầm, có trừ đi phần cọc choán
chỗ :

)(95,34733,18.2,2).503,0.337,9.37,9(
4
kNN
tc
==

Giá trị tiêu chuẩn trọng lợng phần cọc trong phạm vi lớp cát pha này :

KNN
tc
8325.2,2.503,0.3
5
==
+ Trọng lợng của lớp cát pha dày 1,6 m dới mực nớc ngầm, có trừ đi phần cọc choán
chỗ :

)(9,11453,8.6,1).503,0.337,9.37,9(
6
kNN
tc
==

Giá trị tiêu chuẩn trọng lợng phần cọc trong phạm vi lớp này :

KNN
tc
22,3615.6,1.503,0.3
7
==
+ Trọng lợng của lớp sét pha dày trung bình 5,2m dới mực nớc ngầm, có trừ đi phần
cọc choán chỗ :

)(32,36792,8.2,5).503,0.337,9.37,9(
8
kNN
tc
==

Giá trị tiêu chuẩn trọng lợng phần cọc trong phạm vi lớp này :

KNN
tc
7,11715.2,5.5033,0.3
9
==
+ Trọng lợng của lớp cát bụi dày trung bình 4,5m dới mực nớc ngầm, có trừ đi phần
cọc choán chỗ:

)(66,34949.5,4).503,0.337,9.37,9(
10
kNN

tc
==

Giá trị tiêu chuẩn trọng lợng phần cọc trong phạm vi lớp này :

KNN
tc
86,10115.5,4.503,0.3
11
==
+ Trọng lợng của lớp sét pha dày trung bình 5m dới mực nớc ngầm, có trừ đi phần cọc
choán chỗ :

)(96,38829.5).503,0.337,9.37,9(
12
kNN
tc
==

Giá trị tiêu chuẩn trọng lợng phần cọc trong phạm vi lớp này :

KNN
tc
18,11315.5.503,0.3
13
==
+ Trọng lợng của lớp cát pha dày trung bình 5,8m dới mực nớc ngầm, có trừ đi phần
cọc choán chỗ :
Sinh viên: vũ thị thanh mai - lớp : xdd47-đh2
8