Đề tài Thiết kế giảng đường trường đại học sư phạm kỹ thuật Hưng Yên

Bé x©y dùng Tr­êng ®¹i häc kiÕn tróc hµ néi Khoa t¹i chøc ====* * *==== PhÇn III NÒn mãng ( 15% ) NhiÖm vô thÓ hiÖn: - thiÕt kÕ mãng ®¬n d­íi c«t trôc 4C. - ThiÕt kÕ mãng d­íi cét trôc 4a. Gi¸o viªn h­íng dÉn : ThS.Vâ thÞ th­ H­êng Sinh viªn thùc hiÖn : lª huy t¨ng Líp : ctu 2006x2 - Xu©n Hoµ Hµ Néi : 2010 I. §Æc ®iÓm c«ng tr×nh : * Tªn c«ng tr×nh:Gi¶ng ®­êng §HSP Kü ThuËt H­ng Yªn. * §Þa ®iÓm x©y dùng: n»m ë thµnh phè H­ng Yªn. * C«ng tr×nh cao 5 tÇng VÒ mÆt b»ng c«ng tr×nh cã mÆt b»ng réng, ®é cao kh«ng cã g× biÕn ®æi lín. PhÇn th©n c«ng tr×nh ®· chän vµ tÝnh to¸n lµ khung bª t«ng cèt thÐp toµn khèi, sµn ®æ t¹i chç, t­êng bao che b»ng g¹ch ®Æc m¸c 75 Nhµ khung bªt«ng cèt thÐp cã t­êng chÌn tra b¶ng H2 tcxd 205-1998 ta cã: Sgh= 8cm DSgh= 0,002 II. §¸nh gi¸ ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt c«ng tr×nh: Theo sè liÖu kh¶o s¸t ®Þa chÊt : Theo “B¸o c¸o kÕt qu¶ kh¶o s¸t ®Þa chÊt c«ng tr×nh Ban qu¶n lý dù ¸n cña së x©y dùngH­ng Yªn giai ®o¹n phôc vô thiÕt kÕ kü thuËt”: Khu ®Êt x©y dùng t­¬ng ®èi b»ng ph¼ng , ®é cao trung b×nh cña mÆt ®Êt +128,2m ®­îc kh¶o s¸t b»ng ph­¬ng ph¸p khoan th¨m dß. Tõ trªn xuèng gåm c¸c líp ®Êt chiÒu dµy Ýt thay ®æi trong mÆt b»ng Khu x©y dùng t­¬ng ®èi b»ng ph¼ng tõ trªn xuèng gåm cã c¸c líp ®Êt: 1. §Êt lÊp dµy 0,6 m 2. SÐt pha x¸m tro dµy 6,2m 3. C¸t pha dµy 6,7 m 4. C¸t h¹t nhá dµy 2,8 5. C¸t h¹t võa dµy 13,7 m ch­a kÕt thóc trong ph¹m vi hè khoan. Mùc n­íc ngÇm gÆp ë ®é s©u -2,5 m so víi mÆt ®Êt kh¶o s¸t. ChØ tiªu c¬ häc, vËt lý c¸c líp ®Êt nh­ trong b¶ng: tt Tªn líp ®Êt g kN/m3 gs kN/m3 W % WL % WP % joII C II kPa E MPa qc kPa N cu kPa 1 §Êt lÊp 17,7 - - - - - - - - - - 2 SÐt pha x¸m tro 18 26,5 32,6 37,8 23,2 12,5 18 5210 1750 5,5 32 3 C¸t pha 18,6 26,7 26,3 29,2 23,3 18 17,5 8510 2250 10,8 65 4 C¸t h¹t nhá 18,7 26,7 22,6 - - 31 - 10800 4850 16,3 - 5 C¸t h¹t võa 19,5 27 19,7 - - 34 - 33000 8570 23 - 1.Líp 1: líp ®Êt lÊp : Ph©n bè trªn toµn bé khu vùc kh¶o s¸t. Líp cã bÒ dµy 0,6 m; thµnh phÇn cÊu t¹o cña líp nµy gåm c¸c chÊt h÷u c¬. Lµ líp cã ®é nÐn chÆt kh«ng cao 2.Líp 2:SÐt pha x¸m tro: Cã chiÒu dµy 6,2 m; khèi l­îng riªng g = 18 (KN/m3). IL=. (0,5<IL= 0,64 <0,75) g®n=(KN/m3) NhËn xÐt: §Êt ë tr¹ng th¸i dÎo mÒm, cã m« ®un biÕn d¹ng E = 5210KPa Þ Lµ líp ®Êt cã tÝnh chÊt x©y dùng yÕu 3. Líp 3: C¸t pha: cã chiÒu dµy 6,7 m; khèi l­îng riªng g = 18,6 (KN/m3). IL= (0<IL= 0,51 <1) g®n=(KN/m3) NhËn xÐt: §Êt ë tr¹ng th¸i dÎo, cã m« ®un biÕn d¹ng E = 8510 KPa Þ Lµ líp ®Êt cã tÝnh chÊt x©y dùng trung b×nh 4. Líp 4: C¸t h¹t nhá : Cã chiÒu dµy 2,8 (m);khèi l­îng riªng g = 18,7 (KN/m3). g®n=(KN/m3) NhËn xÐt: e=0,799>0,7 thuéc tr¹ng th¸i chÆt võa,cã m« ®un biÕn d¹ng E = 10800 KPa Þ Lµ líp ®Êt cã tÝnh chÊt x©y dùng t­¬ng ®èi tèt ®Ó lµm nÒn cho c«ng tr×nh. 5. Líp thø n¨m: C¸t h¹t võa: Cã chiÒu dµy 13,7m; khèi l­îng riªng g = 19,5 (KN/m3). g®n=(KN/m3) NhËn xÐt: §Êt ë tr¹ng th¸i chÆt võa, cã m« ®un biÕn d¹ng E = 33000 KPa Þ Lµ líp ®Êt cã tÝnh chÊt x©y dùng tèt ®Ó lµm nÒn cho c«ng tr×nh. III. Lùa chän gi¶i ph¸p nÒn mãng: 1. Lo¹i nÒn mãng: C¨n cø vµo ®Æc ®iÓm c«ng tr×nh, t¶i träng t¸c dông (N=1245,5 KN ), ®iÒu kiÖn ®Þa kÜ thuËt ®· ph©n tÝch ë trªn ta xÐt thÊy: C«ng tr×nh lµ nhµ 5 tÇng cã kÕt cÊu chÞu lùc chÝnh lµ hÖ khung bª t«ng cèt thÐp kÕt hîp víi sµn bª t«ng cèt thÐp ®æ toµn khèi. T¶i träng cña nhµ truyÒn xuèng mãng kh¸ lín. Qua ph©n tÝch ®Þa chÊt d­íi c«ng tr×nh ta thÊy phÇn lín lµ nh÷ng líp ®Êt yÕu vµ trung b×nh, chØ cã líp ®Êt d­íi cïng lµ c¸t h¹t nhá cã kh¶ n¨ng chÞu lùc t­¬ng ®èi tèt. VËy ta chän ph­¬ng ¸n mãng s©u cho mãng cña c«ng tr×nh. Dïng cäc BTCT c¾m vµo líp c¸t h¹t nhá võa lµm mãng vµ cäc lµm viÖc lµ cäc ma s¸t. 2. Gi¶i ph¸p mÆt b»ng mãng: Sö dông mãng cäc ®µi thÊp. Sè l­îng cäc trong 1 ®µi vµ kÝch th­íc ®µi cäc theo tÝnh to¸n. C¸c ®µi cäc ®­îc liªn kÕt víi nhau b»ng hÖ gi»ng cã kÝch th­íc tiÕt diÖn GM (25´70) cm. §µi cäc ®­îc ®Æt lªn líp bª t«ng lãt, ®¸ 4x6cm dµy 10cm. ChiÒu s©u ®Õ ®µi t¹i cèt -1,8 m kÓ tõ cèt . IV- ThiÕt kÕ mãng: *Mãng M1 - Trôc C : Mãng ®¬n. 1. T¶i träng c«ng tr×nh t¸c dông xuèng mãng: - Dùa vµo b¶ng tæ hîp néi lùc ch©n cét khung K4 - Trôc 4, chän ra ®­îc cÆp néi lùc bÊt lîi nhÊt nh­ sau: Nott = - 1245,5 KN Mott = 94,84 KN.m Qott = 71,03 KN - Ngoµi t¶i träng lÊy tõ b¶ng tæ hîp, cßn cã t¶i träng cña c¸c kÕt cÊu ë tÇng 1 truyÒn vµo mãng. -Träng l­îng gi»ng mãng GM1lµ: G1 = 1,1 x 0,4 x 0,25 x 4,2 x25 =11,55 (kN) -Träng l­îng do t­êng 220(cã trõ cöa) truyÒn vµo: G2 = 1,1 x 0,7 x 4,2 x (4,9-0,4) x 0,22 x 18 = 44,82 (kN) -Träng l­îng gi»ng mãng GM2 lµ: G3 = 1,1x 0,7 x 0,25 x 25 x 9/2 = 21,65(kN) -Träng l­îng do t­êng 220 truyÒn vµo: G4 = 1,1 x (4,9-0,75)x 0,22 x 18 x 9/2 = 61,75(kN) -Träng l­îng cét tÇng 1: G5 = 1,1 x 0,5 x 0,25 x 4,15 x 25 = 14,25(kN) ¨Tæng t¶i trong tÝnh to¸n: Nott = - (1245,5+11,55+44,82+21,65+61,75+14,25) = - 1399,42kN Mott = 94,84 kN.m Qott = 71,03 kN ¨T¶i träng tiªu chuÈn ë ®Ønh mãng: (víi hÖ sè n = 1,2) Notc = kN Motc = kNm Qotc = 59,19 kN 2. Chän kÝch th­íc vµ ph­¬ng ¸n thi c«ng: - ThiÕt kÕ mãng cäc cho cét trôc C4 cña nhµ d©n dông, khung bª t«ng cèt thÐp, tiÕt diÖn cäc ( 250x250)mm . - C¨n cø vµo t¶i träng ®· cã ta thÊy t¶i träng t¸c dông xuèng mãng lµ trung b×nh, nªn ta lùa chän ph­¬ng ¸n dïng mãng cäc ma s¸t BTCT ®µi thÊp Ðp xuèng líp c¸t h¹t h¹t võa lµm mãng. - Chän chiÒu cao ®µi lµ h® = 0,8 (m), ®Æt ë ®é s©u - 1,35 (m) so víi mÆt ®Êt tù nhiªn. Tøc lµ - 1,8 (m) so víi cèt ± 0.00. - Víi t¶i träng vµ ®Þa chÊt cña c«ng tr×nh ta chän cäc bª t«ng cèt thÐp chÕ t¹o s½n tiÕt diÖn 25x25cm, dµi 15 m c¾m vµo líp ®Êt c¸t h¹t h¹t nhá 2,3m ®Ó chÞu lùc. - Ta chän cèt ®Ønh ®µi lµ -1,0m - Nh­ vËy ®Õ ®µi ®Æt trong líp c¸t h¹t nhá ë tr¹ng th¸i chÆt võa (líp thø 4). - Dïng cäc ma s¸t BTCT, tiÕt diÖn ( 25x 25) cm. ThÐp däc chÞu lùc gåm 4 f16 thÐp CII, bª t«ng cÊp ®é bÒn B20 cã. Rb=11,5MPa, Rbt= 0,90 MPa, Eb=23.103 MPa ThÐp chÞu lùc C-II cã Rs= Rsc=280 MPa, Es=21.104 MPa ThÐp cÊu t¹o C-I cã Rs= Rsc=225 MP ThÐp ®ai Æ8 nhãm AI Rsw = 175 Mpa - V× xung quanh c«ng tr×nh cã c¸c c«ng tr×nh ®¬n vÞ kh¸c. Thi c«ng kh«ng cho phÐp g©y ån vµ chÊn ®éng. Do ®ã chän biÖn ph¸p thi c«ng h¹ cäc vµo ®Êt b»ng ph­¬ng ph¸p Ðp tr­íc b»ng kÝch thuû lùc. - Liªn kÕt cäc vµo ®µi b»ng c¸ch ph¸ cho tr¬ cèt thÐp 40 cm ®Ó liªn kÕt cèt thÐp däc chÞu lùc cña cäc vµo ®µi mãng. Ngµm ®Çu cäc vµo trong ®µi 1 ®o¹n 0,15 m. - §Çu cäc cã mÆt bÝch b»ng thÐp, hµn vµo thÐp däc chÞu lùc cña cäc tr­íc khi ®æ bª t«ng cäc. - §Ó nèi 2 ®o¹n cäc víi nhau ta dïng ph­¬ng ph¸p hµn ngay t¹i c«ng tr­êng trong qu¸ tr×nh thi c«ng th«ng qua c¸c b¶n m· b»ng thÐp tÊm. - §µi mãng sö dông bª t«ng B15 cã: Rb = 8,5MPa, Rbt= 0,75 MPa, Eb=23.103 MPa ThÐp chÞu lùc C- II cã Rs= Rsc=280 MPa, Es=21.104 MPa ThÐp cÊu t¹o C- I cã Rs= Rsc=225 MP - C¸c thanh thÐp däc chÞu lùc trong cäc ®­îc hµn vµo thÐp ®µi cäc mét ®o¹n Ln=20d, b»ng c¸ch ®Ëp bá phÇn bª t«ng ®Çu cäc råi hµn c¸c ®o¹n thÐp däc cña cäc vµo ®µi mãng ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn ngËm däc. 2. X¸c ®Þnh søc chÞu t¶i cña cäc ®¬n. a. X¸c ®Þnh søc chÞu t¶i cña cäc theo vËt liÖu lµm cäc: Mçi cäc trong 1 ®µi, cäc 25´25 cm, bª t«ng B20, dïng thÐp CII 4Φ16, chiÒu dµi cäc lµ 14m dïng 2 ®o¹n cäc, ®o¹n 1 dµi 7 m vµ ®o¹n 2 dµi 7m (cã bè trÝ ®Çu cäc). Cäc ®­îc c¾m s©u1,3 m vµo líp ®Êt c¸t h¹t nhá. Mãng chÞu t¶i träng lÖch t©m . PhÇn bª t«ng ®Çu cäc ngµm vµo ®µi 15 cm. PhÇn cèt thÐp ®Çu cäc ®­îc ®Ó hë 40cm ®Ó liªn kÕt cèt thÐp vµo ®µi cäc. Cäc ®­îc h¹ xuèng ®é s©u thiÕt kÕ b»ng ph­¬ng ph¸p Ðp. Nh­ng trong thi c«ng cÇn ph¶i kh¾c phôc nh÷ng nh­îc ®iÓm cña cäc ®Ó ®¶m b¶o ®óng yªu cÇu kü thuËt ®Æt ra. Pv = j.( RbAb + RsAs) Trong ®ã:j lµ hÖ sè uèn däc j = 1 (V× ë ®©y lµ mãng cäc ®µi thÊp, cäc kh«ng xuyªn qua líp bïn, than bïn). Rb = 1,15 (kN/cm2) lµ c­êng ®é chÞu nÐn tÝnh to¸n cña bª t«ng cäc B20. Rs = 28 (kN/cm2) lµ c­êng ®é chÞu nÐn tÝnh to¸n cña cèt thÐp nhãm CII. Ab = 25 ´ 25 = 625 (cm2) lµ diÖn tÝch tiÕt diÖn cäc bª t«ng. As = 8,04 (cm2) lµ diÖn tÝch cèt thÐp däc chÞu lùc cña cäc.(4Φ16) Søc chÞu t¶i cña cäc theo vËt liÖu lµm cäc lµ: Pv = 1´ [(1,15´ 625) + (28 ´ 8,04)] =943,87(kN) b. X¸c ®Þnh søc chÞu t¶i cña cäc theo kÕt qu¶ thÝ nghiÖm xuyªn tÜnh: Víi Trong ®ã : P'x : lµ søc c¶n ph¸ ho¹i cña cäc ma s¸t. Pmòi : lµ søc c¶n ph¸ ho¹i cña ®Êt ë mòi cäc. Pxq : lµ søc c¶n ph¸ ho¹i cña ®Êt ë toµn bé thµnh cäc. qp : lµ søc c¶n ph¸ ho¹i cña ®Êt ë ch©n cäc. qc : lµ søc c¶n mòi xuyªn trung b×nh cña ®Êt trong ph¹m vi 3d phÝa trªn vµ d­íi ch©n cäc. qsi : lùc ma s¸t thµnh ®¬n vÞ cña cäc ë líp ®Êt thø i cã chiÒu dÇy hi. qci : lµ søc c¶n mòi xuyªn cña líp ®Êt thø i. u : lµ chu vi cäc. K : hÖ sè tra b¶ng, phô thuéc lo¹i ®Êt, lo¹i cäc (b¶ng 5-9 trang 129 s¸ch h­íng dÉn ®å ¸n nÒn vµ mãng). Víi c¸t ë tr¹ng th¸i chÆt võa K = 0,4. ai : HÖ sè phô thuéc lo¹i ®Êt, lo¹i cäc (tra b¶ng 5-9). Lo¹i ®Êt hi qc (kPa) a qs= qc/a (kPa) Líp sÐt pha x¸m tro 5,35 1750 30 58,33 Líp c¸t pha 6,7 2250 40 56,25 Líp c¸t h¹t nhá 1,3 4850 100 48,5 Khi ®ã : à Pmòi = K ´ qc ´ Ab = 0,4 ´ 4850 ´ (0,25´ 0,25) = 121,25 (kN) (kN) à P’x = 121,25 + 751,99=873,24 (kN) VËy t¶i träng cho phÐp t¸c dông xuèng cäc lµ: c. X¸c ®Þnh søc chÞu t¶i cña cäc theo kÕt qu¶ thÝ nghiÖm xuyªn tiªu chuÈn SPT: Pspt = = =387,53kN * Chän søc chÞu t¶i cäc PCäc = min(Px ,Pv; Pspt) = min(349,3; 943,87;387,53) VËy ta lÊy PCäc = Px= 349,3 kN. ®Ó ®­a vµo tÝnh to¸n. 3. X¸c ®Þnh sè l­îng cäc cho mãng C4(M1): ¸p lùc tÝnh to¸n gi¶ ®Þnh t¸c dông lªn ®Õ ®µi do ph¶n lùc ®Çu cäc g©y ra: ptt DiÖn tÝch s¬ bé cña ®¸y ®µi ®­îc x¸c ®Þnh: Trong ®ã: n = 1,1 - hÖ sè v­ît t¶i. htb = (htr +hng )x0.5= (1,8+1,35)x0,5=1,575 (m) - ®é s©u ®Æt ®¸y ®µi. N0tt = 1399,42 (kN) - lùc däc tÝnh to¸n t¹i cèt ®Ønh ®µi. gtb = 20 (KN/m3) - TrÞ sè trung b×nh cña träng l­îng riªng ®µi cäc vµ ®Êt trªn ®µi. VËy diÖn tÝch s¬ bé cña ®¸y ®µi lµ : -Träng l­îng tÝnh to¸n s¬ bé cña ®µi vµ ®Êt trªn ®µi: Nttsb = n ´ Asb ´ h ´ gtb= 1,1 ´ 2,38 ´1,575 ´ 20 = 82,48 (kN) -Sè l­îng cäc s¬ bé: (cäc) LÊy sè cäc nc =5 cäc. Bè trÝ cäc trong mÆt b»ng nh­ h×nh vÏ d­íi. DiÖn tÝch ®Õ ®µi thùc tÕ : A® = 1,4´ 2 = 2,8 (m2) Träng l­îng tÝnh to¸n cña ®µi vµ ®Êt trªn ®µi: Ntt® = n ´ A® ´ htb ´ gtb = 1,1 ´ 2,8 ´ 1,575 ´20 = 97,02 (kN) Lùc däc tÝnh to¸n x¸c ®Þnh ®Õn cèt ®Õ ®µi: Ntt = 1399,42 + 97,02 = 1496,44 (kN) - Träng l­îng tÝnh to¸n cña ®Êt trªn ®µi phÇn chªnh lÖch cèt: M«men tÝnh to¸n x¸c ®Þnh t­¬ng øng víi träng t©m diÖn tÝch tiÕt diÖn c¸c cäc t¹i ®Õ ®µi: Mtt = Mtt0 + Qtt ´ h® +Nd´e = 94,84 + 71,03 ´ 0,8 +13,86´0,5 = 158,59 (kN.m) ¸p lùc truyÒn xuèng c¸c cäc d·y biªn: `Träng l­îng tÝnh to¸n cña cäc : Pc = 1,10,250,25(1,1525+12,315) = 14,66 kN. Þ Pttmax + PC = 302,27 + 14,66 = 316,93 (kN) < Px= 349,3kN) Nh­ vËy tho¶ m·n ®iÒu kiÖn ¸p lùc lín nhÊt truyÒn xuèng cäc d·y biªn. Pttmin = 249,41 (KN) > 0 nªn kh«ng cÇn ph¶i kiÓm tra theo ®iÒu kiÖn chèng nhæ. 4. TÝnh to¸n nÒn theo ®iÒu kiÖn biÕn d¹ng: §é lón cña nÒn mãng cäc ®­îc tÝnh theo ®é lón cña nÒn khèi mãng quy ­íc cã mÆt c¾t lµ abcd. Trong ®ã: Víi: VËy ta cã: ChiÒu dµi cña ®¸y khèi quy ­íc lµ: à LM =1,5+2´0.5´0,25 +2´ 13,35 ´ tg4,250 = 3,73(m) ChiÒu réng cña ®¸y khèi quy ­íc: à BM = 0,9+0,25 +2x 13,35´ tg4,250 = 3,25(m) * X¸c ®Þnh träng l­îng cña khèi mãng quy ­íc.Träng l­îng khèi mãng quy ­íc gåm c¸c phÇn: Tõ ®¸y ®µi mãng trë lªn x¸c ®Þnh theo: -Ntc1 = LM ´ BM ´ h ´ gtb = 3,73´ 3,25 ´ 1,9 ´ 20 = 460,39(kN) -Träng l­îng cña khèi mãng quy ­íc tõ ®¸y ®µi ®Õn ®¸y líp sÐt pha (1,9 7,25) Ntc2 = (3,73 x3,25 - 6x 0,25x0,25) x (1,05 x 18+4,3x8,46) +6x 0,25x0,25(1,05x25+4,3x15) =480,02 kN -Träng l­îng cña khèi mãng quy ­íc trong ph¹m vi líp c¸t pha (7,25 13,95) Ntc3 =(3,73 x3,25 - 6x 0,25x0,25) x6,7x9,21+6,7x6x0,25x0,25x15=762,15 kN -Träng l­îng cña khèi mãng quy ­íc trong líp c¸t h¹t nhá(13,9515,25) Ntc4 =(3,73 x3,25 - 6x 0,25x0,25) x1,3x9,54+1,3x6x0,25x0,25x15=152,92kN -Träng l­îng cña khèi mãng quy ­íc Ntcq­ = Ntc1 + Ntc2 + Ntc3+Ntc4 =460,39+ 480,02 +762,15 +152,92= 1855,48 kN TrÞ tiªu chuÈn cña lùc däc x¸c ®Þnh ®Õn ®¸y khèi quy ­íc: Ntc = Ntc0 + Ntcq­ = 1166,18+ 1855,48 = 3021,66(kN) M«men tiªu chuÈn t­¬ng øng víi träng t©m ®¸y khèi quy ­íc: Mtc = Mtc0 + Qtc0 ´ hQ = 79,03 + 59,19´ 14,25= 922,51(kN.m) §é lÖch t©m: ¸p lùc tiªu chuÈn ë ®¸y khèi quy ­íc: C­êng ®é tÝnh to¸n cña ®Êt ë ®¸y khèi quy ­íc: (1) Ta cã : Ktc = 1,0 v× c¸c chØ tiªu c¬ lý cña ®Êt lÊy theo sè liÖu thÝ nghiÖm trùc tiÕp víi ®Êt. Tra b¶ng 3.1 (s¸ch H­íng dÉn ®å ¸n NÒn vµ Mãng) m1 = 1,2 m2 = 1,0 (v× c«ng tr×nh kh«ng thuéc lo¹i tuyÖt ®èi cøng). Tra b¶ng 3.2 : víi jII = 310 à A = 1,21 ; B = 5,97 ; D = 8,25 gII = 9,54 (kN/m3) Thay sè vµo (1) ta ®­îc: KiÓm tra ®iÒu kiÖn ¸p lùc: 1,2RM = 1,2x1191 = 1429,2 (kPa) Nh­ vËy: stcmax = 372,01(kPa) < 1,2RM =1429,2 (kPa) stctb = 249,41 (kPa) < RM = 1191 (kPa) VËy ta cã thÓ tÝnh to¸n ®­îc ®é lón cña nÒn theo quan niÖm nÒn biÕn d¹ng tuyÕn tÝnh. Trong tr­êng hîp nµy ®Êt nÒn tõ ch©n cäc trë xuèng cã chiÒu dµy lín,®¸y cña khèi quy ­íc cã diÖn tÝch bÐ nªn ta dïng m« h×nh nÒn lµ nöa kh«ng gian biÕn d¹ng tuyÕn tÝnh ®Ó tÝnh to¸n. øng suÊt b¶n th©n: T¹i ®¸y líp ®Êt lÊp: sbtz = 0,6 = 0, 6 ´ 17,7 = 10,62 (kPa) T¹i mùc n­íc ngÇm: sbtz = 0,6 +1,9 = 10,62 + 1,9 ´ 18 = 44,82 (kPa) T¹i ®¸y líp sÐt pha: sbtz = 0,6 +1,9+4,3 = 44,82 + 4,3 x 8,46 = 81,198 (kPa) T¹i ®¸y líp c¸t pha: sbtz = 6,2+6,7 = 81,198 + 6,7 x 9,21 =142,905 (kPa) øng suÊt b¶n th©n ë ®¸y khèi quy ­íc: sbt = 142,905 + 1,3 ´ 9,54 = 155,31 (kPa) øng suÊt g©y lón t¹i ®¸y khèi quy ­íc: sglz = 0 = stctb - sbt = 249,41-155,31 = 94,10 (kPa) Chia ®Êt nÒn d­íi ®¸y khèi quy ­íc (líp c¸t trung) thµnh c¸c líp b»ng nhau cã chiÒu dµy §iÓm §é s©u Z (m) LM/BM 2Z/BM Ko sglZi(Kpa) sbtZi(Kpa) 0,2.sbt 0 0 1.15 0 1.000 94.10 155.31 31.062 1 0.65 1.15 0.40 0.965 90.81 161.51 32.302 2 1.3 1.15 0.8 0.822 77.35 167.71 33.542 1.5 1.15 0.92 0.767 72.17 169.56 33.912 3 1.95 1.15 1.2 0.640 60.22 174.18 34.835 4 2.6 1.15 1.6 0.484 45.54 180.85 36.169 5 3.25 1.15 2.000 0.368 34.63 187.52 37.503 T¹i ®iÓm 5 xÐt thÊy sgl= 34,63 (kPa) » 0,2sbt = 37,503(kPa).VËy ta lÊy giíi h¹n nÒn ®Õn ®iÓm 5. ë ®é s©u 3,25 (m) kÓ tõ ®¸y khèi quy ­íc. Ta cã ®é lón cña nÒn lµ: àNh­ vËy tho¶ m·n ®iÒu kiÖn ®é lón tuyÖt ®èi S = 1,9(cm) < Sgh = 8 (cm). 5. TÝnh to¸n ®é bÒn vµ cÊu t¹o ®µi cäc: Dïng bª t«ng B 20, thÐp nhãm AII . X¸c ®Þnh chiÒu cao lµm viÖc cña ®µi cäc theo ®iÒu kiÖn ®©m thñng: VÏ th¸p ®©m thñng ta thÊy ®¸y th¸p n»m trïm ra ngoµi trôc c¸c cäc trong ®µi mãng. KiÓm tra diÒu kiÖn chäc thñng. V× th¸p chäc thñng trïm ra ngoµi tim cäc nªn Pct = 0 Nh­ vËy ®µi cäc kh«ng bÞ ®©m thñng. ChiÒu cao ®µi mãng 0,8 (m) tho¶ m·n ®iÒu kiÖn ®©m thñng. Chän ho = 650 => h = 650 + 150 = 800mm * §èi víi mÆt ngµm I-I: MI = r1x(P1 + P2) = 2 x r1 x Pmax r1: Kho¶ng c¸ch tõ trôc cäc ®Õn mÆt ngµm I-I r1 = 0,75 - 0,25 = 0,5 m Pmax = 302,27 kN MI =r1. 2 Pmax = 0,50 x 2 x 302,27= 302,27 (kNm) DiÖn tÝch cèt thÐp chÞu m«men MI: As = (m2) = 18,45 (cm2). Cèt thÐp ®­îc chän ph¶i tháa m·n c¸c ®iÒu kiÖn h¹n chÕ: 10cm £ a £ 20cm ; f ³ 10mm. Chän 12f14 cã As =18,468 (cm2), Kho¶ng c¸ch cÇn bè trÝ c¸c cèt thÐp dµi: a = = 120 (mm.) VËy kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c thanh thÐp lµ: a=120 mm. ChiÒu dµi mçi thanh thÐp lµ: l2 = 2 – 2x0,025 = 1,95 (m) = 1950 (mm). * §èi víi mÆt ngµm II-II: MII =r2.( P1 +P3 +P5 ) r2 = 0,45 - 0,25/2 = 0,325 m. P1 = 302,27 kN P3= 249,41 kN P5 = 196,54 kN MII =r2.( P1 +P3 +P5 )= 0,325. (302,27 +249,41+196,54) = 234,33 (kNm) DiÖn tÝch cèt thÐp chÞu m«men MII: As = (m2) = 14,30 (cm2). Cèt thÐp ®­îc chän ph¶i tháa m·n c¸c ®iÒu kiÖn h¹n chÕ: 10cm £ a £ 20cm ; f ³ 10mm. Chän 13f12 cã As =14,703 (cm2), Kho¶ng c¸ch cÇn bè trÝ c¸c cèt thÐp ng¾n: a = = 160 (mm.) VËy chän kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c thanh thÐp lµ: a=160 mm. ChiÒu dµi mçi thanh thÐp lµ: l1 = 1,4 - 0,05 = 1,35 (m) = 1350 (mm). *Mãng M2 - Trôc A : Mãng ®¬n. 1. T¶i träng c«ng tr×nh t¸c dông xuèng mãng: - Dùa vµo b¶ng tæ hîp néi lùc ch©n cét khung K4 - Trôc 4, chän ra ®­îc cÆp néi lùc bÊt lîi nhÊt nh­ sau: Nott = - 496,2kN Mott = 19,74 kN.m Qott = 12,72 kN - Ngoµi t¶i träng lÊy tõ b¶ng tæ hîp, cßn cã t¶i träng cña c¸c kÕt cÊu ë tÇng 1 truyÒn vµo mãng. -Träng l­îng gi»ng mãng GM1 lµ: G1 = 1,1 x 0,4 x 0,25 x 4,2 x25 =11,55 (kN) -Träng l­îng do t­êng 220 truyÒn vµo: G2 = 1,1 x (4,2 x 1 x 0,22 +2,1x1x0,11)x 18 = 22,87 (kN) -Träng l­îng cét tÇng 1: G3 = 1,1 x 0,3 x 0,25 x 4,55 x 25 = 9,38(kN) -Träng l­îng gi»ng mãng GM3 lµ: G6 = 1,1 x 0,3 x 0,25 x 1,05 x25 =2,16 (kN) ¨Tæng t¶i trong tÝnh to¸n: Nott = - (496,2+11,55+22,87+9,38+2,16) = - 542,16kN Mott = 19,74 kN.m Qott = 12,72 kN ¨T¶i träng tiªu chuÈn ë ®Ønh mãng: (víi hÖ sè n = 1,2) Notc = kN Motc = kNm Qotc = kN 2. X¸c ®Þnh søc chÞu t¶i tÝnh to¸n cña cäc: * Chän søc chÞu t¶i cäc PCäc = min(Px ,Pv; Pspt) = min(349,3; 943,87;387,53) VËy ta lÊy PCäc = Px= 349,3 kN. ®Ó ®­a vµo tÝnh to¸n. 3. X¸c ®Þnh sè l­îng cäc cho mãng A4(M2): ¸p lùc tÝnh to¸n gi¶ ®Þnh t¸c dông lªn ®Õ ®µi do ph¶n lùc ®Çu cäc g©y ra: ptt DiÖn tÝch s¬ bé cña ®¸y ®µi ®­îc x¸c ®Þnh: Trong ®ã: n = 1,1 - hÖ sè v­ît t¶i. h = 1,8 (m) - ®é s©u ®Æt ®¸y ®µi. N0tt = 1399,42 (kN) - lùc däc tÝnh to¸n t¹i cèt ®Ønh ®µi. gtb = 20 (KN/m3) - TrÞ sè trung b×nh cña träng l­îng riªng ®µi cäc vµ ®Êt trªn ®µi. VËy diÖn tÝch s¬ bé cña ®¸y ®µi lµ : -Träng l­îng tÝnh to¸n s¬ bé cña ®µi vµ ®Êt trªn ®µi: Nttsb = n ´ Asb ´ h ´ gtb= 1,1 ´ 0,93 ´1,8 ´ 20 = 36,83 (kN) -Sè l­îng cäc s¬ bé: (cäc) LÊy sè cäc nc =2 cäc. Bè trÝ cäc trong mÆt b»ng nh­ h×nh vÏ . DiÖn tÝch ®Õ ®µi thùc tÕ : A® = 1,3´ 0,8 = 1,04 (m2) Träng l­îng tÝnh to¸n cña ®µi vµ ®Êt trªn ®µi: Ntt® = n ´ A® ´ htb ´ gtb = 1,1 ´ 1,04 ´ 1,8 ´20 = 41,18 (kN) Lùc däc tÝnh to¸n x¸c ®Þnh ®Õn cèt ®Õ ®µi: Ntt = 542,16 +41,18 = 583,34 (kN) M«men tÝnh to¸n x¸c ®Þnh t­¬ng øng víi träng t©m diÖn tÝch tiÕt diÖn c¸c cäc t¹i ®Õ ®µi: Mtt = Mtt0 + Qtt ´ h® = 19,74 + 12,72 ´ 0,8 = 29,92 (kN.m) ¸p lùc truyÒn xuèng c¸c cäc d·y biªn: `Träng l­îng tÝnh to¸n cña cäc : Pc = 1,10,250,25(1,1525+12,315) = 14,66 kN. Þ Pttmax + PC = 310,37 + 14,66 = 325,03 (kN) < Px= 349,3kN) Nh­ vËy tho¶ m·n ®iÒu kiÖn ¸p lùc lín nhÊt truyÒn xuèng cäc d·y biªn. Pttmin = 247,6 (KN) > 0 nªn kh«ng cÇn ph¶i kiÓm tra theo ®iÒu kiÖn chèng nhæ. 4. TÝnh to¸n nÒn theo ®iÒu kiÖn biÕn d¹ng: §é lón cña nÒn mãng cäc ®­îc tÝnh theo ®é lón cña nÒn khèi mãng quy ­íc cã mÆt c¾t lµ abcd. Trong ®ã: Víi: VËy ta cã: ChiÒu dµi cña ®¸y khèi quy ­íc lµ: à LM =0,8+0,25 +2x 13,35´ tg4,250 = 3,03 (m) ChiÒu réng cña ®¸y khèi quy ­íc: à BM = 0,25 +2x 13,35´ tg4,250 = 2,2 (m) * X¸c ®Þnh träng l­îng cña khèi mãng quy ­íc.Träng l­îng khèi mãng quy ­íc gåm c¸c phÇn: Tõ ®¸y ®µi mãng trë lªn x¸c ®Þnh theo: -Ntc1 = LM ´ BM ´ h ´ gtb = 3,03´ 2,2 ´ 1,9 ´ 20 = 253,31 (kN) -Träng l­îng cña khèi mãng quy ­íc tõ ®¸y ®µi ®Õn ®¸y líp sÐt pha (1,9 7,25) Ntc2 = (3,03 x2,2- 2x 0,25x0,25) x (1,05 x 18+4,3x8,46) +2x 0,25x0,25(1,05x25+4,3x15) =372,92 kN -Träng l­îng cña khèi mãng quy ­íc trong ph¹m vi líp c¸t pha (7,25 13,95) Ntc3 =(3,03 x2,2 - 2x 0,25x0,25) x6,7x9,21+6,7x2x0,25x0,25x15=416,19 kN -Träng l­îng cña khèi mãng quy ­íc tõ ®¸y ®µi trong líp c¸t h¹t nhá (13,9515,25) Ntc4 =(3,03 x2,2 - 2x 0,25x0,25) x1,3x9,54+1,3x2x0,25x0,25x15=83,56 kN -Träng l­îng cña khèi mãng quy ­íc Ntcq­ = Ntc1 + Ntc2 + Ntc3+Ntc4 =253,31 + 372,92 +416,19 +83,56 = 1125,97 kN TrÞ tiªu chuÈn cña lùc däc x¸c ®Þnh ®Õn ®¸y khèi quy ­íc: Ntc = Ntc0 + Ntcq­ = 451,80+ 1125,97 = 1577,77(kN) M«men tiªu chuÈn t­¬ng øng víi träng t©m ®¸y khèi quy ­íc: Mtc = Mtc0 + Qtc0 ´ hQ = 16,45 + 10,6´ 14,25= 167,5(kN.m) §é lÖch t©m: ¸p lùc tiªu chuÈn ë ®¸y khèi quy ­íc: C­êng ®é tÝnh to¸n cña ®Êt ë ®¸y khèi quy ­íc: (1) Ta cã : Ktc = 1,0 v× c¸c chØ tiªu c¬ lý cña ®Êt lÊy theo sè liÖu thÝ nghiÖm trùc tiÕp víi ®Êt. Tra b¶ng 3.1 (s¸ch H­íng dÉn ®å ¸n NÒn vµ Mãng) m1 = 1,2 m2 = 1,0 (v× c«ng tr×nh kh«ng thuéc lo¹i tuyÖt ®èi cøng). Tra b¶ng 3.2 : víi jII = 310 à A = 1,21 ; B = 5,97 ; D = 8,25 gII = 9,54 (kN/m3) Thay sè vµo (1) ta ®­îc: KiÓm tra ®iÒu kiÖn ¸p lùc: 1,2RM = 1,2x1177 = 1412,4 (kPa) Nh­ vËy: stcmax = 286,45(kPa) < 1,2RM =1412,4 (kPa) stctb = 236,69 (kPa) < RM = 1177 (kPa) VËy ta cã thÓ tÝnh to¸n ®­îc ®é lón cña nÒn theo quan niÖm nÒn biÕn d¹ng tuyÕn tÝnh. Trong tr­êng hîp nµy ®Êt nÒn tõ ch©n cäc trë xuèng cã chiÒu dµy lín,®¸y cña khèi quy ­íc cã diÖn tÝch bÐ nªn ta dïng m« h×nh nÒn lµ nöa kh«ng gian biÕn d¹ng tuyÕn tÝnh ®Ó tÝnh to¸n. øng suÊt b¶n th©n: T¹i ®¸y líp ®Êt lÊp: sbtz = 0,6 = 0, 6 ´ 17,7 = 10,62 (kPa) T¹i mùc n­íc ngÇm: sbtz = 0,6 +1,9 = 10,62 + 1,9 ´ 18 = 44,82 (kPa) T¹i ®¸y líp sÐt pha: sbtz = 0,6 +1,9+4,3 = 44,82 + 4,3 x 8,46 = 81,198 (kPa) T¹i ®¸y líp c¸t pha: sbtz = 6,2+6,7 = 81,198 + 6,7 x 9,21 =142,905 (kPa) øng suÊt b¶n th©n ë ®¸y khèi quy ­íc: sbt = 142,905 + 1,3 ´ 9,54 = 155,31 (kPa) øng suÊt g©y lón t¹i ®¸y khèi quy ­íc: sglz = 0 = stctb - sbt = 236,69-155,31 = 81,38 (kPa) Chia ®Êt nÒn d­íi ®¸y khèi quy ­íc (líp c¸t trung) thµnh c¸c líp b»ng nhau cã chiÒu dµy §iÓm §é s©u Z (m) LM/BM 2Z/BM Ko sglZi(Kpa) sbtZi(Kpa) 0,2.sbt 0 0 1.377 0 1.0000 81.38 155.31 31.06 1 0.44 1.377 0.40 0.9715 79.06 159.51 31.90 2 0.88 1.377 0.8 0.8460 68.85 163.71 32.74 3 1.32 1.377 1.2 0.6786 55.22 167.90 33.58 1.5 1.377 1.36 0.5656 46.03 169.62 33.92 4 1.76 1.377 1.6 0.5279 42.96 172.29 34.46 5 2.2 1.377 2 0.4100 33.37 176.80 35.36 T¹i ®iÓm 5 xÐt thÊy sgl= 33,37 (kPa) » 0,2sbt = 35,36(kPa).VËy ta lÊy giíi h¹n nÒn ®Õn ®iÓm 5. ë ®é s©u 2,2 (m) kÓ tõ ®¸y khèi quy ­íc. Ta cã ®é lón cña nÒn lµ: àNh­ vËy tho¶ m·n ®iÒu kiÖn ®é lón tuyÖt ®èi S = 0,9(cm) < Sgh = 8 (cm) *KiÓm tra lón lÖch Mãng MC : S = 0,0309 m Mãng MA : S = 0,024 m VËy ®é lón lÖch t­¬ng ®èi cña c«ng tr×nh ®· tho¶ m·n. 5. TÝnh to¸n ®é bÒn vµ cÊu t¹o ®µi cäc: Dïng bª t«ng B 20, thÐp nhãm AII . X¸c ®Þnh chiÒu cao lµm viÖc cña ®µi cäc theo ®iÒu kiÖn ®©m thñng: VÏ th¸p ®©m thñng ta thÊy ®¸y th¸p n»m trïm ra ngoµi trôc c¸c cäc trong ®µi mãng. KiÓm tra diÒu kiÖn chäc thñng. V× th¸p chäc thñng trïm ra ngoµi tim cäc nªn Pct = 0 Nh­ vËy ®µi cäc kh«ng bÞ ®©m thñng. ChiÒu cao ®µi mãng 0,8 (m) tho¶ m·n ®iÒu kiÖn ®©m thñng. Chän ho = 650 => h = 650 + 150 = 800mm * §èi víi mÆt ngµm I-I: MI = r1x P2 = r1 x Pmax r1: Kho¶ng c¸ch tõ trôc cäc ®Õn mÆt ngµm I-I r1 = 0,4 - 0,15 = 0,25 m Pmax = 329,07 kN MI =r1. Pmax = 0,25 x 329,07= 82,27 (kNm) DiÖn tÝch cèt thÐp chÞu m«men MI: As = (m2) = 5,02 (cm2). Cèt thÐp ®­îc chän ph¶i tháa m·n c¸c ®iÒu kiÖn h¹n chÕ: 10cm £ a £ 20cm ; f ³ 10mm. Chän 7f10 cã As =5,495 (cm2), Kho¶ng c¸ch cÇn bè trÝ c¸c cèt thÐp dµi: a = = 120 (mm.) VËy kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c thanh thÐp lµ: a=120 mm. ChiÒu dµi mçi thanh thÐp lµ: l2 = 1,3 – 2x0,025 = 1,25 (m) = 1250 (mm). * §èi víi mÆt ngµm II-II: MII =0 ,chän cÊu t¹o f10a200 ChiÒu dµi mçi thanh thÐp lµ: l1 = 0,8 - 0,05 = 0,75 (m) = 750 (mm).