Đồ án môn học nền móng công trình

Đây là lần đầu tiên em làm một đồ án môn học mà đối với em thật sự rất quan trọng. Chính vì vậy, em đã dành rất nhiều công sức đầu tư vào đồ án môn học này. Em xin chân thành cảm ơn Thầy đã tận tình dạy bảo, hướng dẫn em trong thời gian học vừa qua để em có thể hoàn thành đồ án môn học này. Với hiểu biết còn hạn hẹp, trong đồ án môn học có thể còn nhiều thiếu sót và hạn chế, kính mong Thầy chỉ dẫn thêm để em hoàn thiện đồ án môn học và bổ sung kiến thức của mình. Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn Thầy.

LỜI NÓI ĐẦU

Đây là lần đầu tiên em làm một đồ án môn học mà đối với em thật sự rất quan trọng Chính vì vậy, em đã dành rất nhiều công sức đầu tư vào đồ án môn học này Em xin chân thành cảm ơn Thầy đã tận tình dạy bảo, hướng dẫn em trong thời gian học vừa qua để em

có thể hoàn thành đồ án môn học này Với hiểu biết còn hạn hẹp, trong đồ án môn học có thể còn nhiều thiếu sót và hạn chế, kính mong Thầy chỉ dẫn thêm để em hoàn thiện đồ án môn học và bổ sung kiến thức của mình Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn Thầy

NHẬN XÉT CỦA THẦY

NỘI DUNG

PHẦN I: THỐNG KÊ SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT Trang 04 PHẦN II: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÓNG BĂNG Trang 13 PHẦN III: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÓNG CỌC ĐÀI THẤP Trang 34 PHẦN IV: TÀI LIỆU THAM KHẢO Trang 49

I.2 Cấu tạo địa chất:

- Từ mặt đất hiện hữu đến độ sâu đã khảo sát là 15,0 m, nền đất tại đây được cấu tạo bởi

5 lớp đất, thể hiện trên hình trụ hố khoan, theo thứ tự từ trên xuống dưới như sau:

* Lớp 2a: Trạng thái dẻo cứng: Có bề dày tại HK1 = 5,5m, HK2 = 5,3m, HK3 = 3,2m

với các tính chất cơ lý đặc trưng như sau:

* Lớp 2b: Trạng thái nữa cứng, có bề dày tại HK3 = 2,5m với các tính chất cơ lý đặc

trưng như sau:

Trong phạm vi khảo sát, địa tầng khu vực chấm dứt ở đây.

I.3 Thống kê số liệu địa chất:

I.3.1 Bảng thống kê chỉ tiêu vật lý – lớp đất 2a:

STT Số hiệu mẫu W (%) Độ ẩm

Dung trọng (g/cm 3 ) Hệ số

rỗng e

(1

0013,0.1)

(1

i



(kG/cm 2 )

C (kG/cm 2

tt II



(kG/cm 2 )

C (kG/cm 2 )

255,0283,02

5 3 5

  

tc tc

tt C C

C

3055,02

296,0315,02

tantan

0008,0.1)

(1

(1

i



(kG/cm 2 )

C (kG/cm 2

tt II

I.3.5 Bảng thống kê chỉ tiêu vật lý – lớp đất 5:

STT Số hiệu mẫu W (%) Độ ẩm Dung trọng (g/cm

rỗng e

0078,0.1)

(1

0078,0.1)

(1



(kG/cm 2 )

C (kG/cm 2

tt II

MẶT CẮT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

1

2a

3 4

2a Set Set pha cat Set pha cat

lan soi san laterite

ngam

1200 400

H M

- Ta quy các tải trọng về tâm đáy móng:

i H n

1

- Chọn chiều dương theo chiều quay kim đồng hồ, chiều cao móng là 0,8m:

).(1884358726536

1

m kN M

M M M M

H H H H

,63

1,19,51

,

7

1

m kN N

N N N

i H n

tt

tc 

tt

tc M M

II.2 Chọn sơ bộ các kích thước của móng:

- Chiều dài công trình: 15 (m)

- Chọn nút thừa ở hai đầu móng băng: la = 0,4 (m) , lb = 0,9 (m)

- Từ hai số liệu trên, chọn chiều dài móng: L = 15 (m)

323,0'

56

140

D B

A



)/(885,18)/

53,3256)

.(

2

m h

R

N

F

tb tc

m l

cm m

 Như vậy kích thước dầm đảm bảo chịu được tải trọng của cột truyền xuống

II.5 Kiểm tra ổn định và lún của đất nền:

II.5.1 Kiểm tra ổn định của nền:

- Kiểm tra ổn định của nền với 3 điều kiện:

(**)0

m N

6,0.61(3.15

53,3256

).61

l

e F

N

)/(992.22)15

6,0.61(3.15

53,3256

).61

l

e F

N

997,1332

2 min

P

P

tc tc

 Thỏa mãn điều kiện ổn định Vậy nền ổn định và làm việc như một vật liệu đàn hồi

II.5.2 Kiểm tra độ lún của móng băng:

- Áp lực gây lún tại tâm đáy móng:

h P

P gl  tb  w

)/(78,114)2.885,18(55

5)/(

II.6 Kiểm tra móng có bị xuyên thủng không:

- Xác định bề dày của cánh móng để sao cho cánh không bị xuyên thủng

- Điều kiện: Pxt  Pcx

- Ta chọn chiều cao dầm móng băng là hs = 0,6 (m)

- Chọn chiều cao móng là: h1 = 0,8 (m), lớp bê tông bảo vệ: a = 0,05 (m)

( Đối với cột chọn mác bê tông 300, Rn = 130 (kG/cm2)

ho = 0.6 – 0.05 =0.55 (m)

)(25,12

5,03

3745)

.61

l

e F

N

)/(24,722

55,0.25,03.2

 Cánh móng không bị xuyên, hay móng trên thỏa điều kiện chống xuyên

II.7 Tính nội lực trong dầm móng băng:

- Tính trọng tâm tiết diện móng băng:

Để thuận tiện cho việc tính toán ta chia mặt cắt ngang của móng băng ra như hình vẽ:

- Moment tĩnh của tiết diện móng băng:

S1 = ac1 F1 = (0,5.0,8) 0,16( )

2

8,

14,

S3 = ac3 F3= (0,8.0,4)

2

4,0

277,02

8,012

8,0.5,0.12

1 2

277,02

4,012

4,0.25,1.12

2 2

1.277,04,02

2,036

2,0.25,1.36

3 2

m kN



BANG KET QUA TINH TOANKriCom Sotfware Version 1.2

mongbang

Momen quan tinh = 4.530E-02

Be rong = 3.000E+00

He so nen = 1.151E+03Modul dan hoi = 2.900E+07

: 0.400 : 8.606E-02 : 1.196E+02 : 2.398E+01 : : 0.400 : 8.606E-02 : -1.844E+02 : 5.998E+01 :

: 0.520 : 8.573E-02 : -1.488E+02 : 3.999E+01 :: 0.640 : 8.540E-02 : -1.133E+02 : 2.427E+01 :: 0.760 : 8.506E-02 : -7.799E+01 : 1.279E+01 :: 0.880 : 8.473E-02 : -4.281E+01 : 5.546E+00 :

: 1.000 : 8.440E-02 : -7.766E+00 : 2.512E+00 :

: 1.120 : 8.407E-02 : 2.714E+01 : 3.676E+00 :: 1.240 : 8.373E-02 : 6.191E+01 : 9.020E+00 :: 1.360 : 8.340E-02 : 9.654E+01 : 1.853E+01 :: 1.480 : 8.307E-02 : 1.310E+02 : 3.218E+01 :

: 1.600 : 8.274E-02 : 1.654E+02 : 4.997E+01 : : 1.600 : 8.274E-02 : -6.446E+02 : 1.150E+02 :

: 2.080 : 8.140E-02 : -5.086E+02 : -1.617E+02 :: 2.560 : 8.009E-02 : -3.747E+02 : -3.736E+02 :: 3.040 : 7.885E-02 : -2.430E+02 : -5.218E+02 :: 3.520 : 7.770E-02 : -1.133E+02 : -6.072E+02 :

: 4.000 : 7.665E-02 : 1.460E+01 : -6.309E+02 :

: 4.480 : 7.571E-02 : 1.409E+02 : -5.935E+02 :: 4.960 : 7.488E-02 : 2.657E+02 : -4.959E+02 :: 5.440 : 7.413E-02 : 3.891E+02 : -3.387E+02 :: 5.920 : 7.344E-02 : 5.114E+02 : -1.225E+02 :

: 6.400 : 7.277E-02 : 6.326E+02 : 1.521E+02 : : 6.400 : 7.277E-02 : -4.804E+02 : 2.241E+02 :

: 7.220 : 7.159E-02 : -2.760E+02 : -8.574E+01 :: 7.630 : 7.101E-02 : -1.750E+02 : -1.782E+02 :: 8.040 : 7.045E-02 : -7.489E+01 : -2.294E+02 :

: 8.450 : 6.992E-02 : 2.448E+01 : -2.397E+02 :

: 8.860 : 6.942E-02 : 1.231E+02 : -2.094E+02 :: 9.270 : 6.894E-02 : 2.211E+02 : -1.388E+02 :: 9.680 : 6.849E-02 : 3.184E+02 : -2.823E+01 :: 10.090 : 6.803E-02 : 4.150E+02 : 1.221E+02 :

: 10.500 : 6.756E-02 : 5.110E+02 : 3.120E+02 : : 10.500 : 6.756E-02 : -5.010E+02 : 3.700E+02 :

: 10.860 : 6.712E-02 : -4.173E+02 : 2.047E+02 :: 11.220 : 6.666E-02 : -3.341E+02 : 6.947E+01 :: 11.580 : 6.619E-02 : -2.515E+02 : -3.593E+01 :: 11.940 : 6.573E-02 : -1.695E+02 : -1.117E+02 :

: 12.300 : 6.527E-02 : -8.811E+01 : -1.581E+02 :

: 12.660 : 6.483E-02 : -7.245E+00 : -1.752E+02 :: 13.020 : 6.441E-02 : 7.309E+01 : -1.633E+02 :: 13.380 : 6.400E-02 : 1.529E+02 : -1.227E+02 :: 13.740 : 6.361E-02 : 2.322E+02 : -5.331E+01 :

: 14.100 : 6.322E-02 : 3.111E+02 : 4.449E+01 : : 14.100 : 6.322E-02 : -1.949E+02 : 8.749E+01 :

: 14.190 : 6.312E-02 : -1.753E+02 : 7.083E+01 :: 14.280 : 6.302E-02 : -1.557E+02 : 5.594E+01 :: 14.370 : 6.292E-02 : -1.361E+02 : 4.280E+01 :: 14.460 : 6.282E-02 : -1.166E+02 : 3.143E+01 :: 14.550 : 6.272E-02 : -9.709E+01 : 2.182E+01 :: 14.640 : 6.262E-02 : -7.761E+01 : 1.395E+01 :: 14.730 : 6.253E-02 : -5.816E+01 : 7.845E+00 :: 14.820 : 6.243E-02 : -3.874E+01 : 3.485E+00 :: 14.910 : 6.233E-02 : -1.936E+01 : 8.708E-01 :: 15.000 : 6.223E-02 : 0.000E+00 : 0.000E+00 : -

Biểu đồ lực cắt Q

Biểu đồ moment uốn M

II.8 Tính toán và bố trí cốt thép cho móng:

II.8.1 Tính toán và bố trí cốt thép theo phương ngang:

- Coi cánh móng như 1 bản console, mép là đầu tự do, mặt ngàm là mặt phẳng đi quamép sườn móng, console chịu tác dụng của tải trọng là phản lực nền tính toán (Xem nhưphản lực phân bố đều)

- Moment nguy hiểm nhất tại mặt ngàm:

9,0

625,80

4 0

cm m

03,6

 a200 trong đó 3 cây bố trí theo cấu tạo

II.8.2 Tính toán và bố trí cốt thép theo phương dọc:

II.8.2.1 Tính cốt thép tại các mặt cắt chịu moment âm:

- Moment ở chân cột làm căng thớ dưới tức chịu kéo, do đó khi tính toán bỏ qua cánh.Tiết diện tính toán lúc này là tiết diện chữ nhật có b = 50 (cm) và h = 80 (cm)

- Do đó khi bố trí thép ta lấy 70% lượng thép bố trí trong tiết diện chữ nhật Còn lấy 30%lượng thép của tiết diện có moment lớn nhất để bố trí, nếu lượng thép này nhỏ hơn lượngthép cấu tạo thì ta bố trí theo cấu tạo 14a200

- Dưới đáy móng có dải một lớp cát dày khoảng 10 (cm) và lớp bê tông đá dăm bảo vệdày 10 (cm), có mác khoảng 75

II.8.2.1.1 Mặt cắt (1-1):

- Có giá trị moment M = 59,98 (kN.m)

- Chọn a= 0,08 (m )  ho = 0,62 (m)

02,062,0.5,0.13000

98,59

80.50.130.9,0.02,0

cm R

h b R

F

s

s s b b

 

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép: min 0,05%

%1,0

%100.62.50

34,3

%100.2800

130.9,0.58,0

s

b b

Lượng thép này không đủ để bố trí, ta chọn thép cấu tạo 14để bố trí

- Với lượng thép còn lại F = 0,3 Fa = 0,3 3,34 = 1 (cm2) Ta thấy lượng thép này nhỏ hơn lượng cấu tạo, do đó ta chọn thép cấu tạo (14a200) bố trí 2 bên cánh

II.8.2.1.2 Mặt cắt (3-3):

- Có giá trị moment M = 115 (kN.m)

- Chọn a= 0,08 (m )  ho = 0,62 (m)

05,062,0.5,0.13000

115

80.50.130.9,0.05,0

cm R

h b R

F

s

s s b b

 

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép: min 0,05%

%3,0

%100.62.50

4,8

%100.2800

130.9,0.58,0

s

b b

- Với lượng cốt thép trên ta chọn: 214 , 216 (Fatt = 7,1 (cm2))

- Với lượng thép còn lại F = 0,3 Fa = 0,3 8,4 = 2,52 (cm2) Ta thấy lượng thép này nhỏ hơn lượng cấu tạo, do đó ta chọn thép cấu tạo (14a200) bố trí 2 bên cánh

Þ 8

2 Þ 16 500

II.8.2.1.3 Mặt cắt (5-5):

- Có giá trị moment M = 224,1 (kN.m)

- Chọn a= 0,08 (m )  ho = 0,62 (m)

09,062,0.5,0.13000

1,224

80.50.130.9,0.09,0

cm R

h b R

F

s

s s b b

 

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép: min 0,05%

%5,0

%100.62.50

%100.2800

130.9,0.58,0

s

b b

- Với lượng cốt thép trên ta chọn: 214 , 222 (Fatt = 10,68 (cm2))

- Với lượng thép còn lại F = 0,3 Fa = 0,3 15 = 4,5 (cm2) Ta thấy lượng thép này nhỏ hơn lượng cấu tạo, do đó ta chọn thép cấu tạo (14a200) bố trí 2 bên cánh

II.8.2.1.4 Mặt cắt (7-7):

- Có giá trị moment M = 370 (kN.m)

- Chọn a= 0,08 (m )  ho = 0,62 (m)

15,062,0.5,0.13000

370

80.50.130.9,0.16,0

cm R

h b R

F

s

s s b b

 

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép: min 0,05%

%9,0

%100.62.50

7,26

%100.2800

130.9,0.58,0

s

b b

- Với lượng cốt thép trên ta chọn: 214, 422 (Fatt = 18,28 (cm2))

- Với lượng thép còn lại F = 0,3 Fa = 0,3 26,7 = 8,01 (cm2) Ta thấy lượng thép này nhỏ hơn lượng cấu tạo, do đó ta chọn thép cấu tạo (14a200) bố trí 2 bên cánh

II.8.2.1.5 Mặt cắt (9-9):

- Có giá trị moment M = 87,49 (kN.m)

- Chọn a= 0,08 (m )  ho = 0,62 (m)

04,062,0.5,0.13000

49,87

80.50.130.9,0.04,0

cm R

h b R

F

s

s s b b

 

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép: min 0,05%

%2,0

%100.62.50

7,6

%100.2800

130.9,0.58,0

s

b b

Lượng thép này không đủ để bố trí, ta chọn thép cấu tạo 14để bố trí

- Với lượng thép còn lại F = 0,3 Fa = 0,3 6,7 = 2,01 (cm2) Ta thấy lượng thép này nhỏ hơn lượng cấu tạo, do đó ta chọn thép cấu tạo (14a200) bố trí 2 bên cánh

II.8.2.1 Tính cốt thép ở giữa nhịp: (Chú ý: Không lấy 30% trong trường hợp này)

- Moment giữa nhịp làm căng thớ trên của dầm móng, do đó tiết diện cần tính là tiết diệnchữ T, cánh chịu nén

- Xác định moment cánh: Chọn a = 0,07 m  ho = 0,73 m

)2

4,073,0.(

4,0.0,3.13000)

2(

II.8.2.1.1 Mặt cắt (2-2) Mặt cắt giữa nhịp AB:

- Vì giữa nhịp AB không có moment dương nên ta đặt theo cấu tạo:

II.8.2.1.2 Mặt cắt (4-4) Mặt cắt giữa nhịp BC:

- Có giá trị moment M = 630,9 (kN.m)

- Chọn a= 0,07 (m )  ho = 0,73 (m)

03,073,0.3.13000

9,630

80.300.130.9,0.03,0

cm R

h b R

F

s

s b b

 

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép: min 0,05%

%1,0

%100.73.300

1,30

%100.2800

130.9,0.58,0

s

b b

II.8.2.1.3 Mặt cắt (6-6) Mặt cắt giữa nhịp CD:

- Có giá trị moment M = 239,7 (kN.m)

- Chọn a= 0.07 (m )  ho = 0.73 (m)

01,073,0.3.13000

7,239

80.300.130.9,0.01,0

cm R

h b R

F

s

s b b

 

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép: min 0,05%

%05,0

%100.73.300

%100.2800

130.9,0.58,0

s

b b

II.8.2.1.4 Mặt cắt (8-8) Mặt cắt giữa nhịp DE:

- Có giá trị moment M = 158,1 (kN.m)

- Chọn a= 0.07 (m )  ho = 0.73 (m)

008,073,0.3.13000

1,158

80.300.130.9,0.008,0

cm R

h b R

F

s

s b b

II.8.3 Tính toán và bố trí cốt đai trong dầm móng băng:

- Ta chọn giá trị lực cắt Q lớn nhất để tính toán và bố trí cốt đai Dựa vào bảng kết quả nội lực ta chọn giá trị: Qmax = 644,6(kN), tại cột B

- Sử dụng cốt thép AI để bố trí:  Rad =180000 (kN/m2)

- Bê tông mác 300:  Rk = 1000 (kN/m2)

- Chọn a = 0,088  ho = 0,712 (m)

II.8.3.1 Kiểm tra điều kiện bê tông bị phá hoại:

- Bê tông không bị phá hoại do ứng suất khi: Qmax < Qo

Qo =Ko Rn.b.ho (Ko = 0,35: Sử dụng bê tông mác 300 < 400)

Qo 0,35.13000.0,5.0,712 = 1619,8 (kN)

 Qmax = 644,6 (kN) < Qo = 1619,8 (kN)

 Bê tông không bị phá hoại

II.8.3.2 Kiểm tra khả năng chịu lực cắt của bê tông:

- Bê tông đủ khả năng chịu lực cắt khi: Qmax  Qb

o k

b K R b h

Q  1 (K1 = 0,6: Đối với dầm)

712,0.5,0.1000

2

cm f

,644

503,0.4.18.2,71.50.1,0.8

2

Q

f n R h

,644

2,71.50.1,0.5,1

a250).

- Thiết kế móng gần hố khoan I, mực nước ngầm sâu 5,5 (m).

- Theo tài liệu thống kê địa chất, lớp đất 4 là lớp đất tương đối tốt, có độ sâu trung bình là11,5 (m) Do đó ta sẽ cắm cọc vào sâu lớp đất này

- Chọn cọc bê tông cốt thép có tiết diện 0,35 m x 0,35 m, chiều dài mỗi cọc là 8,0 (m)

- Để cắm sâu vào lớp đất cát ta dùng 2 cọc 8,0 (m) nối với nhau bằng mối nối Tổngchiều dài của cọc là: l= 16 (m) Tuy nhiên cọc này bao gồm cả:

- 1 đoạn dài 0,1 (m) ngàm vào đài

- 1 đoạn dài 0,5 (m) đập bỏ đi để lấy cốt thép neo vào đài

 Chiều dài làm việc thực sự của cọc là: Lc = 16 – 0,6 = 15,4 (m)

- Sử dụng bê tông mác 300 để đúc cọc:  Rn = 13000 (kN/m2)

- Sử dụng cốt thép AII để bố trí:  Cường độ Ra = 280000 (kN/m2)

- Khi thiết kế cọc ta chỉ cần thiết kế 1 đoạn cọc đặc trưng, vì các đoạn cọc tương tự nhau

III.1 Thiết kế đoạn cọc:

- Trọng lượng bản thân trên 1m dài của cọc là:

1.25.35.0.35,01

III.1.1 Khi vận chuyển:

- Để vận chuyển dễ dàng ta neo móc cẩu vào cọc, cách đầu cọc 1 đoạn là: x = 0,207.l =0,207 8,0 = 1,55 (m) Khi đó do trọng lượng bản thân của cọc sẽ gây ra một moment lớnnhất tại móc cẩu khi vận chuyển là:

2

55,1.06,32

55,1

2

z q V z

M

77,206,3

49,80

.)'

(       

q

V z z

q V

B

78,112

77,2.06,377,2.49

1550 1550

B A

11.78 (kN.m)

3.68 (kN.m)

_

+

R

h b R

BIỂU ĐỒ LỰC CẮT CỦA CỌC KHI VẬN CHUYỂN

2.37(kN) 9.13(kN)

9.13(kN) 2.37(kN)

BIỂU ĐỒ LỰC CẮT CỦA CỌC KHI DỰNG LẮP 12.09(kN)

2.37(kN)

III.4 Tính toán cốt thép cho móc cẩu và chiều dài mà móc cẩu neo và cọc:

III.4.1 Tính toán cốt thép cho móc cẩu:

)(27,344,1.0,8.06,34

a coc

R

P  Đường kính thép móc cẩu là:

280000

14,3

4.27,34

27,34



k moc

  chọn 0,4 (m)

III.5 Xác định độ sâu chôn đài:

- Chọn kích thước bề rộng vuông góc với phương tác dụng của lực ngang H: b = 2,5 (m)

b

H h

.2)245tan(

.7,0

hmin: Chiều sâu chôn móng tối thiểu

 : Góc nội ma sát của đất từ đáy đài trở lên  = 3,430

Tải ngang 241,7

15,1

Cạnh đáy đài vuông góc với lực ngang H: b = 2,5 (m)

Dung trọng của đất từ đáy đài trở lên:

2

52,4.5,152

2.7,241)

2

43,345tan(

- Vậy mũi cọc cắm vào trong đất ở độ sâu: 3,5 + 15,4 = 17,9 (m)

III.6 Tính khả năng chịu tải của cọc:

III.6.1 Tính theo vật liệu làm cọc:

)1225,0.1300010

.539,1.280000.(

7,0)

vl R F R F

III.6.2 Tính theo đất nền xung quanh cọc:

- Cọc đi qua 3 lớp đất Các thông số chỉ tiêu cơ lý của lớp đất

Q FS

Q

Q

P

P S

S

- Hệ số an toàn của tổng lực ma sát cực hạn Qs lấy là: FSs = 2

- Hệ số an toàn của tổng lực sức chống cực hạn của đất dưới mũi cọc lấy là: FSp = 3

- Trọng lượng bản thân của cọc:

)1025.(

4,15.35,0

2 S v a a

f

a a

2 2

a a

- Diện tích mặt cắt ngang của cọc: Ap = 0.352 (m2)

- Mũi cọc đâm vào trong lớp đất 4 có:

83.29

374,1625

N

c q

63,8.7,327,8.5,299,9.4,177,7.8,1)10.9,6374,

1374,16.75,13283,29.6,2 2

1

5,2812

26,556