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

Xác định tính chất cơ lý từng lớp đấtI.2.1... - 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 thấ

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

Độ ẩm tự nhiên w (%) 32,4 28,6 15,5

Độ ẩm giới hạn nhão W L (%) 34,7 46,9

-Độ ẩm giới hạn dẻo W p (%) 28,5 26,1

-Dung trọng tự nhiên Y (kN/

Tỷ trọng hạt G s 2,66 2,71 2,64

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

Lực dính đơn vị c (kG/cm 2 ) 0,12 0,34 0,38

Kết quả thí nghiệm nén e-p với

áp lực p (kN/m 2 )

50 0,92

-10 0,86

-20 0,86

-30 0,84

-Kết quả xuyên tĩnh q c (MPa) 1,4 8,5 17

Kết quả xuyên tiêu chuẩn N 8 26 34

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

3

2

28, 5

1 5

7, 5

5, 5

11,5

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 = Gsxỵwx ( 1 + 0,01 w) - 1 = 2,64 X 10 X (1 + 0,01 X 15,5 ) _ 1 = 0 82

Vậy 0,55<e = 0,55< 0.7 |=> Đất trạng thái chặt vừa

- 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 X 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 II

Lớp

đất

Chỉ số dẻo I p

1 = w r -W

Tên đất

Độ sệt I L

,.w-w,

Trạng thái đất

Lớp

1 17 > Ip=6,2 >7 Á sét 0 <IL= 0,63 < 1 Dẻo cứng

Lớp

3 17 < Ip=20,8 sét 0 <I L = 0,12 < 1 Dẻo cứng

a Lớp 1

- Xác định hệ số rỗng e

e — G s XỵX 1 + 0,01 w ) _ 1 — 2 66 , X 10 X ( 1 + 0,01 32,4X ) _ 1= 0 98

- Môđun biến dạng: " "

Trong đó:

• ■■■'■' 11 5 cho tất cả các loại đất, theo TCVN 45-78

• Hệ số nén lún: ' ■'

e

1_ e

2

a 50

^300

p

2 p

1

a

50^ 300

e

1 e 2

P2 _ P1

0,929-0,845

_— 3,36 X

300-50

10 _ 4kN/m2

b Lớp 2

^ E— l^e xp — 1+0,929

4 X 0,8Ó 4592,86 kN/m2

a

3,36 X 10

- Xác định hệ số rỗng e

e —GsXỵwX ( 1 + 0,01 w ) _1 — 2,71 X 10 X ( 1 0,01 + X 28,6 ) _1 —0

82

Ấ Ẹ, = ^ = l^x/?

- Môđun biến dạng: " "

Trong đó

• '■1 s cho tất cả các loại đất, theo TCVN 45-78

• Hệ số nén lún: ' ■'

0,789_ 0,722

300 _ 50 — 2,68 X 10_ 4kN/m

- ^ E o =^+e L xp = x

0,8 = 5340,29 kN/m2

a 2,68 x 10 4

- 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%

- y = = G \' e1-si = 2,71 -l-082 x(1-l) x 10=9 kN/m3

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 ọ > 100

BẢNG ĐÁNH GIÁ TÍNH CHẤT XÂY DỰNG CỦA ĐẤT

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

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

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

Lớp 1:

Đất cát thô , trạng thái chặt vừa

3

Lớp 2:

Đất á cát, trạng thái dẻo

■' : K kN/m 3

-kN/m 3

Lớp 3:

Ị >;■■■■.,Đất sét, trạng thái nửa cứng

ẵO A " l9,l kN/m 3

<77=16’05’

^,-34 kN/m 3

- v

-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 = —=-7 n 1,15 30 = 634,78 kN,

Lực cắt Q Qtt = 18 kN 1,15 Q tc n 1,15 = ^t- =7^^ = 15,65 kN,

Moment

t c = M =J9L= 84,35 kN

Tải trọng dưới chân tường T3 dày 25cm

Nội lực Tải trọng tính toán Hệ số n Tải trọng tiêu chuẩn Lực dọc N Ntt =320 kN 1,15 N = —= Nl20tt 320= 278,26 kN

Lực cắt Q Qtt = 15 kN 1,15 Q t c _ Q = Q a -= 9 195 = 7,83 kN

Moment

M Mtt =35 kN.m 1,15 M tc =M = 115 = 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:

p ic = = ! 2!£L[Ahỵ ; + BD f ỵ^ +

Ẳ'1; ' 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

m,nụ = 1,2x1,ĩ = 1 2

thường chọn '

o Các hệ số A, B, D phụ thuộc vào góc ma sát trong ọ của lớp đất dưới dáy

móng, Lớp đất 1 có ọ = 12010’

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

o V i : trọng lượng riêng thể tích của lớp đất từ đáy móng trở xuống YI= 17,8

kN/m3

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

Y\ = 17,8 kN/m3

o c : lực dính đơn vị c=12 kN/m2

=> = + BD ^ +Dí , )

ó 1,2 X (0,24 X 1,3 X 17,8+1,96 X 1,2 X 17,8 +4,44 X 12)

ó 120,84kN/m2

F > Ic N ' c D

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

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

= í > N tc _ 634,78 _ 2

m p-YtbDf 120,84-22X 1,2 6 ’ m

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

- Khi đó ta có: b' = !Fm = J 2’159 =2.37m , ■=> Chọn b = 2,5 m

- Suy ra cạnh dài của móng : l=b X k=2,5 X 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 :

= ỉ ĩĩ&ịAbỵ ! + BD f y'+Đc,)

R* k tí ỵ f *

L 1,2 X (0,24 X 2,5 X 17,8 +1,96 X 1,2 X 17,8 +4,44 X 12)

= 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:

Mm = M tc + Qtc X h m =84,35 + 15,65 X 0,6 = 93,74Nm

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

Ịĩ‘ = ,—r X 1 + —— + y lt ,X Ỉ-)

Ịxh 1 l ) í

N tc 634,78 = 0,15m

ó 634’78 (1+ 6 x0,15 )+22 X 1,2 = 136,43 kN/m2

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

/<■ _ A?; í 6xt’ 'j n

= -—- X 1 - —— + / X D,

Pmư ' Ixh [ l ) '■

. (1-6^15)+22 X 1,2=85,65 kN/m2

- Áp lực tiêu chuẩn trung bình:

tc tc tc P max P min _ 136,43 + 85,65

p

- Kiểm tra các điểu kiện:

p‘ t c b = l1 kO4A\¥ỉm 2 < R ìe = \ 27kN ỉ m 2

< = [ 3 6.43AỲV ỉm 2 < 1, 2 /?■' =152,4AA' / m 2

/?min = S5,65ÌV /m 2 >0

(Đạt yêu cầu)

- Áp lực tính toán của đất nền :

/ỉ" = fìX

p '"-■■■ kN/m2

_ PL + PL= 163.72 + 102,78 =! 2

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

- Sức chịu tải cực hạn của móng theo Terzaghi:

ứ, = 0,5;¥ vb + D y N, +í'Ar

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

= 111,04 kN/m2

.

1'3 2 kN/m2 > ■' • •••'■-l 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)

(3)

■: I £ :l

❖ Tính lún theo phương pháp cộng từng lớp phân tố

- Áp lực tiêu chuẩn gây ra tại đáy móng:

(2) (4) Áp

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

p‘ =11 l,04ẮN/m2 < R le = [20,84AN/ m 2

- Ứng xuất gây lún tại đáy móng:

2

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

"4-: ', Chọn hi = 1m

- Tính ứng suất hữu hiệu do trong lượng bản thân gây ra ở giữa lớp đất thứ i 1 1

ơ = 4xA X /7

Tầng

địa

chất

Y kN/

Lớp phân tố thứ i

Độ sâu z

(m)

Tỷ số z/b

Tỷ số l/b

Z = 4 k

g P gl

Ơ ' VkN/

Lớp

đất

thứ 1

18,5

3

1

3

0,24

2

3

0,21

3

1,8 0,867 1,33

3

0.20 3

4

3

0,17

đất

thứ 2

19,3

0,10

7

0,08

8

7

7

9

0,05

10

0,05

11

7

4

Lớp

đất

thứ 3

9,8

12

0,03

13

0,03

14

7

6

15

0,02

Biểu đồ ứng xuất hữu hiệu do trọng lượng bản thân ơ

Z

gây ra trong đất nền

- Theo môđun biến dạng Eo = 4215,76 kN/m2 < 5000 kN/m2

ơ 'v 133.396

- Theo biểu đồ ứng suất ta thấy tỷ số ơ = 11’76 =11,343 >10, ở độ sâu z=7,6 m kể

tử đáy móng, ^ Nên Wn=7’6m

Tính lún ổn định theo phân tố thứ i: sc _n =ẳ s.i n p =t i*^,

i =1 i = 1 E

0

Trong đó:

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

• E0 : Môdun biến dạng của đất

• Ơ 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)

- 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

P xt =p3 X A 1 <P cx = 0,75 XR bt Xh 0 X (b c +h ữ) (1)

Trong đó:

• ho = hm - ao = 0,6 - 0,07 =0,53 m (Chọn ao = 0,07m)

• Ai: diện tích một mặt của tháp xuyên thủng

A1=4 [b2-[ bc+2 ho) 2]=4[ 1,52-(0,22 + 2 X 0,53 )2]=0,153m2

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

= + /Ụ ') = ị(233.230 + 202,170Ì= 217,7

H l + h í 2h ị tt „ \

P>PL+

ó 100,108 + 2+ 0,25+2X 0,53 (233,230 +100,108 ) = 202,170kN/m2

2 X 2

Thay vào phương trình (1):

217,7 X 0,153 <0,75 X 900 X 0,53 X (0,22 +0,53)

« 33,308 kN/m 2 < 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^ 0 pRX * I

-Với L= l —± c = 2 20,25 =0,875m

= 0.53 m >0.875.1 t „ =0-425 m

'■"4 :.4 :<■ 0.5 ( 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 ộ 10mm bố trí cho cả hai phương của móng:

- Diện tích 1 ộ 10 là:Aộ 12=0,785cm 2

II.7.1.Nội lực tính toán.

111 ỊỊ , j' JJ ỉỉ \ J t I

/? = p + p V - PL, xl - T

r I J min inax r min Ị Ị \

L 100,108+(233,230-100,108) X (1 ^y5

) = 174,989 kN/m2

- Moment uốn quanh mặt ngàm I-I:

y ; =( 2 ÀL + Á') xV - h À * b

L24(2 X 233,230 + 147,989) X (2-0,25) 2X 1,5=122,777 kNm

- Moment uốn quanh mặt ngàm II-II:

Ụ 1 (233,230 + 100,108) X (1,5-0,22) 2X 2 = 68,268kNm

16

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

- Diện tích cốt thép: A I -I = MI-I„ à 1n22,77

c7)X1000 =9,193 c m 2

DlệnLíccLL ép: s 0,9h 0 R s 0,9 X 53 X 28

- Khoảng cách giữa các thanh thép: a=b„ ^10 = 1502 2 XX 7 = 12,364cm

Vậy chọn bố trí thép ■ - - 11 như hình vẽ:

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

x^ Lĩ;8’268 * v100=5,111 m

0,9 h 0 Rs 0,9 X 53 X 28

-A -II _ 5,111

n 12 = 0 785 =6,511, Chọn n = 10 thanh

- Khoảng cách giữa các thanh thép: a=ỉ-——a° = 2^0 2* 7 = 20,667cm

Vậy chọn và bố trí thép ■ 1 lf ■■ ■ 11 • ■ - 1111 như hình vẽ:

Cấu tạo và bố trí cốt thép trong móng

- Diện tích cốt thép: A1 11

- Số thanh thép cần thiết: