ĐỒ án môn học nền MÓNG GVHD TS lê bảo QUỐC PHẦN a THIẾT kế MÓNG NÔNG

PHẦN A: THIẾT KẾ MÓNG NÔNGI.. - Đối với móng nông trên nền thiên nhiên, thông thường độ sâu chôn móng được chọn Df < 2b.. - Xét điều kiện địa chất của từng lớp đất ta thấy lớp đất thứ 1

PHẦN A: THIẾT KẾ MÓNG NÔNG

I SỐ LIỆU TÍNH TOÁN

I.1 Số liệu địa chất thủy văn.

Số liệu địa chất Lớp đất 1 Lớp đất 2 Lớp đất 3

Số hiệu 26 Số hiệu 57 Số hiệu 105

Góc ma sát trong φ (độ) 12010’ 16005’ 36000’

Kết quả thí nghiệm nén e-p với

áp lực p (kN/m 2 )

-10 0

-20 0

-30 0

Thành phần hạt(%) tương ứng với các cỡ hạt lớp

Đường kính hạt 2-1 1-0,5 0,5-0,25 0,25-0,1 0,1-0,05 5-2

I.2 Xác định tính chất cơ lý từng lớp đất

I.2.1 Lớp đất 3 : thuộc nhóm đất rời

- Xác định tên đất theo thành phận hạt ,trọng lượng các hạt lớn hơn 0,5mm chiếm 72% > 50% ,đất cát thô

- Xác định trạng thái theo độ rỗng e

e= G s × γ w ×(1+0,01 w)

- Môđun biến dạng xác định theo tương quan thực nghiệm của Mitchell và Gardner (1975)

(kN/m2), Với N là chỉ số của thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT : N=34

⇒ E0=766 N=766 × 34=26044 (kN/cm2)

I.2.2 Lớp đất 1 và 2: thuộc nhóm đất dính.

- Xác định tên và trạng thái đất theo chỉ số dẻo Ip và độ sệt IL

Lớp

đất

Chỉ số dẻo I p Tên

đất

Độ sệt I L

Trạng thái đất

Lớp 1 17>I p=6,2>7 Á sét 0≤ I L =0,63 ≤1 Dẻo cứng

a Lớp 1

- Xác định hệ số rỗng e

e= G s × γ w ×(1+0,01 w)

- Môđun biến dạng:

Trong đó:

 cho tất cả các loại đất, theo TCVN 45-78

 Hệ số nén lún:

a 50÷ 300=p2 e1−e − p2

1= 0,929−0,845300−50 =3,36 ×10−4kN/m2

⇒ E o=1+e1

a × β= 1+0,929 3,36× 10−4×0,8¿ 4592,86 kN/m2

b Lớp 2

- Xác định hệ số rỗng e

e= G s × γ w ×(1+0,01 w)

- Môđun biến dạng:

Trong đó

 cho tất cả các loại đất, theo TCVN 45-78

 Hệ số nén lún:

a 50÷ 300= e1−e2

−4 kN/m

- ⇒ E o=1+e1

a × β= 1+0,789 2,68× 10−4×0,8=5340,29 kN/m2

- Mực nước ngầm nằm cách mặt đất tự nhiên -5,6m

- Trọng lượng riêng đẩy nổi

Với S = 1 do dưới mực nước ngầm độ bão hòa trên 85%

⇒ γ '= G s −1−e(1−S)

I.3 Đánh giá tình hình địa chất, thủy văn.

Tiêu chí đánh giá tính chất xây dựng của nền đất tốt

o Chỉ số thí nghiệm xuyên tiêu chuần NSPT ≥ 5

o Sức kháng xuyên qc ≥ 0,5 Mpa

o Góc ma sát trong φ ≥ 100

BẢNG ĐÁNH GIÁ TÍNH CHẤT XÂY DỰNG CỦA ĐẤT

Lớp 1 N=8> 5 qc= 1,4 > 0,5 φ=12010’ >100 Đất tốt

Lớp 2 N=26 > 5 qc= 8,5 > 0,5 φ=16005’ >100 Đất tốt

Lớp 3 N=34 > 5 qc= 17 > 0,5 φ=36000’>100 Đất tốt

I.4 Xác định tải trọng tác dụng xuống móng,

Tải trọng dưới chân cột C1 tiết diện 40x30cm Nội lực Tải trọng tính toán Hệ số n Tải trọng tiêu chuẩn Lực dọc N Ntt =730 kN 1,15 N tc = N n tt= 7301,15=634,78 kN

Lực cắt Q Qtt = 18 kN 1,15 Q tc =Q n tt= 181,15=15,65kN

Moment M Mtt =97 kN.m 1,15 M tc = M tt

n = 971,15=84,35 kN

Tải trọng dưới chân tường T3 dày 25cm

Lớp 1:

Đất cát thô , trạng thái chặt vừa

kN/m 3

Lớp 2:

Đất á cát, trạng thái dẻo

kN/m 3

kN/m 3

Lớp 3:

Đất sét, trạng thái nửa cứng

kN/m 3

kN/m 3

Nội lực Tải trọng tính toán Hệ số n Tải trọng tiêu chuẩn Lực dọc N Ntt =320 kN 1,15 N tc = N tt

n = 3201,15=278,26 kN

Lực cắt Q Qtt = 15 kN 1,15 Q tc =Q n tt= 91,15=7,83 kN

Moment M Mtt =35 kN.m 1,15 M tc = M n tt= 351,15=30,43 kN

II THIẾT KẾ MÓNG ĐƠN.

II.1 Chọn chiều sâu chôn móng.

- Đối với móng nông trên nền thiên nhiên, thông thường độ sâu chôn móng được chọn Df < 2b

- Xét điều kiện địa chất của từng lớp đất ta thấy lớp đất thứ 1 đủ dày nên đặt móng vào nền đất thứ sâu 1,2 m Chọn chiều sâu chôn móng Df = 1,2m

- Chọn bê tông B20 (M250) có Rbt = 0,09 kN/cm2 và Rn = 1,5 kN/cm2

II.2 Xác định kích thước sơ bộ đáy móng.

- Chọn sơ bộ bề rộng móng: b = 1,3m

- Chọn sơ bộ chiều cao móng: hm = 0,6m

- Xác định sức chịu tải của đất nền theo TCVN 45-78:

Trong đó:

o m1 và m2 :lần lượt là hệ số điều kiện làm việc của nền đất và hệ số điều kiện làm việc của công trình tác động qua lại với nền đất

o ktc: hệ số độ tin cậy, thường được chọn bằng 1 khi lấy trực tiếp từ các thí nghiệm hoặc bằng 1,1 khi lấy từ bảng thống kê, Thông thường trong tính toán

thường chọn

o Các hệ số A, B, D phụ thuộc vào góc ma sát trong φ của lớp đất dưới dáy móng, Lớp đất 1 có φ = 12010’

Tra bảng nội suy: => A = 0,24; B= 1,96; D = 4,44

o γ I : trọng lượng riêng thể tích của lớp đất từ đáy móng trở xuống γ I=17,8

kN/m3

o : trọng lượng riêng thể tích trung bình của các lớp đất từ đáy móng trở lên

γ tb¿ =17,8 kN/m3

o c : lực dính đơn vị c=12 kN/m2

¿ 120,84kN/m2

- Diện tích đáy móng: , với : trong lượng riêng trung bình của

bê tông và đất đắp trên nền móng, kN/m3

⇒ F m ≥ N tc

p tc −γ tb D f=

634,78

- Xét đến sự lệch tâm của tải trọng tác dụng, chọn k =1,2

- Khi đó ta có: b¿ =√F m

- Suy ra cạnh dài của móng : l=b× k=2,5× 1,2=3m Chọn l = 3,0 m

II.3 Kiểm tra kích thước đáy móng theo điều kiện ổn định

- Tính lại sức chịu tải của đất nền :

= 127kN/m2

- Áp lực tiêu chuẩn dưới đáy móng không điều có dạng hình thang hoặc tam giác phục thuộc vào độ lệch tâm e:

với (m) Trong đó moment tiêu chuẩn tác dụng tại đáy móng:

⇒e= M m tc

N tc= 93,74634,78=0,15m

- Áp lực tiêu chuẩn lớn nhất của đất nền ( ):

¿634,783 x 2,5(1+ 6× 0,153 )+22×1,2=136,43 kN/m2

- Áp lực tiêu chuẩn nhỏ nhất của đất nền ( ):

¿634,783× 2,5(1− 6×0,152 )+22×1,2=85,65 kN/m2

- Áp lực tiêu chuẩn trung bình:

p tb tc=p max tc + p min tc

- Kiểm tra các điểu kiện:

(Đạt yêu cầu)

- Áp lực tính toán của đất nền :

kN/m2 kN/m2

kN/m2

II.4 Kiểm tra kích thước đáy móng về điều kiện cường độ

- Sức chịu tải cực hạn của móng theo Terzaghi:

Với φ =12010’tra bảng nội suy các hệ số sức chịu tải của Terzaghi:

Nγ = 1,5 ; ;

kN/m2

kN/m2 > kN/m2 (Đạt yêu cầu)

II.5 Kiểm tra kích thước móng theo trang thái giới hạn II – biến dạng:

- Kiểm tra kích thước móng theo TTGH II là kiểm tra theo điều kiện biến dạng của đất nền,

- Mục đích là nhằm đảm bảo cho biến dạng của nền không vượt quá giới hạn cho phép để có thể sử dụng công trình một cách tốt nhất Độ lún lệch giữa các móng hoặc góc xoay (i) của móng cũng phải đủ nhỏ để không gây ra nội lực phụ nguy hiểm cho kết cấu công trình:

- Tính toán độ lún của nền có thể được tiến hành với nhiều phương pháp, dựa trên kết quả nén cố kết với đường cong e-p và áp dụng các công thức sau:

(1) (2) (3)

(4)

 Tính lún theo phương pháp cộng từng lớp phân tố

- Áp lực tiêu chuẩn gây ra tại đáy móng:

- Áp lực tác dụng tại đáy móng thỏa điều kiện:

- Ứng xuất gây lún tại đáy móng:

kN/m2

- Chia vùng nén lún Hn thành nhiều lớp nhỏ đồng nhất :

, Chọn hi = 1m

- Tính ứng suất hữu hiệu do trong lượng bản thân gây ra ở giữa lớp đất thứ i

và ứng suất do tải trọng ngoài , Với

Tầng

địa

chất

γ kN/

m 3

Lớp phân tố thứ i

Độ sâu z (m)

Tỷ số z/b

Tỷ số l/b

σ ' VkN/

m 2

Lớp

đất

thứ 1

18,5

0 0,00 1,333 0,25 125,033 22,2 1

0,6 0,4 1,333 0,243 121,532 33,3 2

1,2 0,8 1,333 0,212 106,028 44,4 3

1,8 0,867 1,333 0.203 101,527 46,25 4

2,1 1,2 1,333 0,171 87,436 55,9 5

đất

thứ 2

19,3

2,4 1,6 1,333 0,133 85,523 67,48 6

2,8 1,867 1,333 0,109 66,518 71,4 7

3,4 2,267 1,333 0,085 54,514 77,28 8

4 2,667 1,333 0,067 42,511 83,16 9

4,6 3,067 1,333 0,054 33,509 89,04 10

5,2 3,133 1,333 0,053 27,007 90,02 11

5,5 3,467 1,333 0,044

4 26,507 94,92

Lớp

đất

thứ 3

9,8

12

5,8 3,867 1,333 0,037 22,006 100,8 13

6,4 4,267 1,333 0,031 15,505 106,68 14

7 4,667 1,333 0,026 13,003 112,56 15

7,6 5,067 1,333 0,023 11,503 118,44

Biểu đồ ứng xuất hữu hiệu do trọng lượng bản thân σ ' V và do tải trọng ngoài σ Z

gây ra trong đất nền

- Theo biểu đồ ứng suất ta thấy tỷ số σ ' v

tử đáy móng,  Nên H n=7,6m

- Tính lún ổn định theo phân tố thứ i: s c=∑

i =1

n

s ci=∑

i=1

n β

E0× σ zi × h i

Trong đó:

• β : Hệ số xét tính nở hông của đất, lấy β=0,8cho mọi loại đất

• E0 : Môdun biến dạng của đất

• σ Z: Ứng suất do tải trọng ngoài gây ra ở giữa lớp đất

• hi : Bề dày lớp đất tính lún

KẾT QUẢ TÍNH LÚN TỪNG LỚP PHÂN TỐ Lớp phân tố

thứ i

Chiều dày hi (cm)

(Kn/m 2 )

(cm)

0,8 2829,80

123,283 2,091

3 60 103,778 1,760

0,8 19916

86,48 0,208

10 60 30,258 0,073

11 30 26,757 0,032

0,8 4215,76

24,257 0,138

13 60 18,756 0,214

14 60 14,254 0,162

15 60 12,253 0,140

- Theo TCVN 45-78, đối với công trình dân dụng thì Sgh = 10cm

- Mà Sc = 7,916cm < Sgh =10cm (Đạt yêu cầu)

II.6 Kiểm tra chiều cao móng (h m = 0,6m).

II.6.1.Theo điều kiện xuyên thủng.

- Để móng không bị xuyên thủng thì sức chống chọc thủng của thân móng không được nhỏ hơn lực gây chọc thủng

- Do móng chịu tải trọng lệch tâm, phản lực của đáy móng phân bố không đều, khả năng móng bị bẻ gãy ở khu vực phản lực đáy móng cực đại nhiều hơn nên chỉ cần tính toán với một mặt xuyên bất lợi nhất thay vì tính cho cả tháp xuyên thủng

Trong đó:

• h0 = hm – a0 = 0,6 – 0,07 =0,53 m (Chọn a0 = 0,07m)

• A1: diện tích một mặt của tháp xuyên thủng

A1= 14[b2 −(b c +2h0)2]= 14[1,52 − (0,22+2×0,53) 2]=0,153m2

• p3 tt : phản lực đất nền ngoài tháp xuyên thủng ở mặt xuyên bất lợi nhất

kN/m2

Với

Thay vào phương trình (1):

⇔33,308kN /m2<268,313 kN /m2 (thỏa điều kiện)

II.6.2.Theo điều kiện chống uốn.

Điều kiện chống uốn của móng lệch tâm: h0≥ L√ p tb tt ×l

0,4 R n ×l c

Với L= l−l c

( thỏa điều kiện) Vậy chiều cao hm = 0,6m đảm bảo điều kiện làm việc ổn định không bị chọc thủng

II.7 Tính toán cốt thép cho móng.

- Sử dụng thép nhóm CII có cường độ chịu kéo Rs = 28,0 kN/cm2

- Chọn thép đường kính ϕ 10mm bố trí cho cả hai phương của móng:

- Diện tích 1ϕ10 là:A s ϕ12 =0,785 cm2

II.7.1.Nội lực tính toán.

Ta có:

¿ 100,108+ ( 233,230−100,108 )×(1− 0,8752 )=174,989 kN/m2

- Moment uốn quanh mặt ngàm I-I:

- Moment uốn quanh mặt ngàm II-II:

¿161 ( 233,230+100,108 )×( 1,5−0,22 ) 2× 2=68,268kNm

II.7.2.Tính toán cốt thép theo phương cạnh dài.

- Diện tích cốt thép: A s I−I= M I −I

0,9h0R s ¿122,777× 100 0,9× 53× 28 =9,193 c m2

- Số thanh thép cần thiết: n= A s

A ϕ 12 s = 9,1930,785=11,711, Chọn n = 12 thanh

- Khoảng cách giữa các thanh thép: a= b−2a0

Vậy chọn bố trí thép như hình vẽ:

II.7.3.Tính toán cốt thép theo phương cạnh ngắn

- Diện tích cốt thép: A s II− II= M II−II

0,9h0R s ¿68,268× 100 0,9× 53× 28 =5,111 cm2

- Số thanh thép cần thiết: n= A s II −II

A s ϕ12 = 5,111

- Khoảng cách giữa các thanh thép: a= l−2a0

Vậy chọn và bố trí thép như hình vẽ:

Cấu tạo và bố trí cốt thép trong móng