DỒ AN nền MONG CHẲNG

Σ Trong đó: ΣNtt – Tổng tải trọng thẳng đứng tác động tại đáy đài cọc Bao gồm: tải trọng ngoài, tường, đà kiềng và đài; Qa – Sức chịu tải cho phép của một cọc; β - Hệ số xét đến ảnh hưởn

A.THIẾT KẾ MÓNG BĂNG

CHƯƠNG 1: THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT

1 Mô tả các lớp đất

- CH1: Đất sét màu xám đến nâu đen, trạng thái dẻo mềm

- CH2: Lớp đất bùn sét, màu xám xanh, trạng thái nhão

- CL1: Đất sét màu xám nâu, đỏ lẫn đốm trắng và một ít cát mịn, trạng thái dẻo

- CH3: Đất sét màu xám đến nâu vàng, trạng thái nửa cứng

- CL2: Đất sét màu xám vàng lẫn sáng trắng và một ít cát mịn, trạng thái cứng

2 Chiều dày và vị trí xuất hiện các lớp đất

Bảng 1.2 Bảng thể hiện cao trình các lớp đấtLớp đất Chiều dày Vị trí xuất hiện Hố khoan

3 Các tính chất đặc trưng của các lớp đất

Bảng 1.3 Bảng các tính chất đặc trưng của các lớp đất

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MÓNG BĂNG

* Vật liệu sử dụng:

- Bê tông cấp độ bền B20 có Rb = 11,5 MPa, Rbt = 0,9 MPa

- Cốt thép dọc chịu lực: thép CII có Rs = 280 MPa

- Thép đai: dung thép CI có Rsw = 175 MPa

Mặt bằng bố trí cột

5000 3000

Hệ số n 1.15Tải trọng tiêu chuẩn 352.2 217.39 217.39 352.2

- Chiều dài móng: tính từ tâm cột

tc tc

tb f

N F

tc tc

Bước 3: Kiểm tra độ lún tại tâm móng.

Ứng suất gây lún tại tâm móng

275 1.2 0.029( ) 11.5 10

3 0

Bước 5: Tính nội lực và cốt thép

Tính cốt thép cho bản móng

Phản lực ròng pnet cho toàn bộ bề rộng của móng

1070

80, 45( / )13.3

tt net

Lớp thép bên trên theo phương dọc L trong dầm móng

Moment nhịp lớn nhất trong móng có giá trị cực đại là Mnhịp = 190,11( KNm), chọn:Thép nhóm CII có Rs = Rsc = 280 (MPa)

Bê tông B20 có Rb = 11.5( MPa) ; ξR = 0.623 ; αR = 0.429

190,11

1,33 10 ( ) 13,3( ) 0.927 280 10 0.55

Lớp thép bên dưới theo phương dọc L trong dầm mĩng

Moment gối lớn nhất cĩ giá trị cực đại là Mgối = 117,73( KNm)

117, 73

8 10 ( ) 8( ) 0.956 280 10 0.55

100

30 8 30% 2, 4( ) 12 200

×

×

Tính cốt thép ngang trong mĩng (bản mĩng):

Tính cốt thép theo phương ngang B xem như ngàm tại mép cột, tính trên 1 mét dài

2

930, 43

5,3( / )13.3 1.2

0

5,9

0,5 ) 0.773 280 10 0.55

Do As quá nhỏ nên ta chọn theo cấu tạo: ϕ12a200

Tính thép đai cho mĩng băng

- Kiểm tra điều kiện chịu cắt của bêtơng:

3 min 3(1 ) 0 0.6 1 0.9 10 0.4 0.55 118,8( )

Q =φ + +φ φ R bh = × × × × × = KN

Với: ϕ 3= 0,6 đối với bê tông nặng.

ϕ 3= 0,5 đối với bê tông nhẹ.

3 2

4 2 1 1 0.9 400 550

175 2 50.27 244, 7( )(250, 29 10 )

w 3

Thay vào ta được:

Qmax =250, 29 0.3 0.885 1.03 11.5 400 550 691866( ) 691,866(< × × × × × = N = KN) Vậy không cần đặt cốt thép xuyên chịu cắt

II Móng băng dưới chân cột (C 3 – C 7 – C 7 – C 3 )

Tải trọng tiêu chuẩn 269,57 278,3 278,3 269,57

- Chiều dài móng: tính từ tâm cột

0

1095.74

6.42190.64 20 1

tc tc

tb f

N F

tc tc

Điều kiện: p tc <R0tc ( thỏa )

Bước 3: Kiểm tra độ lún tại tâm móng.

Ứng suất gây lún tại tâm móng

3 0

tt net

Mnhịp = -221,5( KNm)

Mgối = 212,06( KNm)

Lớp thép bên trên theo phương dọc L trong dầm móng

Moment nhịp lớn nhất trong móng có giá trị cực đại là Mnhịp = 221,5( KNm), chọn:

292,5

2,06 10 ( ) 20,6( ) 0.92 280 10 0.55

Lớp thép bên dưới theo phương dọc L trong dầm móng

Moment gối lớn nhất có giá trị cực đại là Mgối = 212,06( KNm)

212, 06

1.5 10 ( ) 15( ) 0.918 280 10 0.55

×

×

Tính cốt thép ngang trong móng (bản móng):

Tính cốt thép theo phương ngang B xem như ngàm tại mép cột, tính trên 1 mét dài

21260

78.95( / )13.3 1.2

0

7,994

0,67 ) 0.773 280 10 0.55

Do As quá nhỏ nên ta chọn theo cấu tạo: ϕ12a200

Tính thép đai cho móng băng

- Kiểm tra điều kiện chịu cắt của bêtông:

3 min 3(1 ) 0 0.6 1 0.9 10 0.4 0.55 118,8( )

3 2

4 2 1 1 0.9 400 550

175 2 50.27 340,86( )(212, 06 10 )

w 3

Thay vào ta được:

Qmax =272.97 0.3 0.885 1.03 11.5 400 550 691866( ) 691,866(< × × × × × = N = KN) Vậy không cần đặt cốt thép xuyên chịu cắt

III Móng băng dưới chân cột (C 1 – C 4 – C 8 – C 8 – C 5 )

Tải trọng tiêu chuẩn 208,7 295,7 217,4 217,4 226,08

- Chiều dài móng: tính từ tâm cột

tc tc

tb f

N F

tc tc

Điều kiện: p tc < R0tc ( thỏa )

Bước 3: Kiểm tra độ lún tại tâm móng.

Ứng suất gây lún tại tâm móng

Kiểm tra chọc thủng tại chân cột giữa cóN Max:

2.1355.0

3805

×+

×

=+

=

=

B L L

N S

N p

p

tt tt

net

Lực xuyên thủng:

( )

2

.2

2

0 1

L L h b B p S p

2.75,075

Điều kiện: Pxt < P cx ( thỏa )

Kiểm tra xuyên thủng cho chân cột biên

1

300

94,340.5 0.5 5 0.15 1.2

m b

s tt

Điều kiện: Pxt < P cx ( thỏa )

Bước 5: Tính nội lực và cốt thép

Tính cốt thép cho bản móng

Phản lực ròng pnet cho toàn bộ bề rộng của móng

1550

89.595( / )17,3

tt net

Mnhịp = -179,79( KN.m)

Mgối = 197,37 ( KN.m)

Lớp thép bên trên theo phương dọc L trong dầm móng

Moment nhịp lớn nhất trong móng có giá trị cực đại là Mnhịp = 179,79( KNm), chọn:Thép nhóm CII có Rs = Rsc = 280 (MPa)

Bê tông B20 có Rb = 11.5( MPa) ; ξR = 0.623 ; αR = 0.429

0

179, 79

15.85( ) 0.9 280 10 0.45

Lớp thép bên dưới theo phương dọc L trong dầm móng

Moment gối lớn nhất có giá trị cực đại là Mgối = 197,37 ( KNm)

0

197,37

17, 4( ) 0.9 280 10 0.45

100

30 16,82 30% 5, 22( ) 2 18( 5, 09 )

×

×

Tính cốt thép ngang trong móng (bản móng):

Tính cốt thép theo phương ngang B xem như ngàm tại mép cột, tính trên 1 mét dài

0

7,56

0, 67 0.9 280 10 0.45

Do As quá nhỏ nên ta chọn theo cấu tạo: ϕ12a200

Tính thép đai cho mĩng băng

- Kiểm tra điều kiện chịu cắt của bêtơng:

3 min 3(1 ) 0 0.6 1 0.9 10 0.4 0.45 97, 2( )

Q =φ + +φ φ R bh = × × × × × = KN

Với: ϕ 3= 0,6 đối với bê tông nặng.

ϕ 3= 0,5 đối với bê tông nhẹ.

w 3

Thay vào ta được:

Qmax =248, 4 0.3 0.885 1.03 11.5 400 450 560576( ) 566, 072(< × × × × × = N = KN) Vậy khơng cần đặt cốt thép xuyên chịu cắt

2 Tính toán cốt thép của cọc trong điều kiện thi công

Ta tìm vị trí đặt mốc cẩu cách chân cọc một khoảng a sao cho Mnhip = Mgối Saukhi giải bài toán đơn giản về cân bằng moment ta được giá trị x = 0,207L (với L là chiềudài cọc) trong trường hợp vận chuyển cọc và x = 0,293L trong trường hợp lắp cọc

Biểu đồ moment khi cẩu , lắp cọc

+ Tính toán và bố trí cốt thép cho cọc

Trọng lượng bản thân cọc (tính với hệ số vượt tải 1,1)

q= 0,3 x 0,3 x 2,5 x 1,1 x 1,5 = 0,371 T/m

Vậy:

Mmax1 = 0,0214 qL2 = 0,0214 x 0,371 x 11,72 = 1,087 T.m

Mmax2 = 0,043 qL2 = 0,043 x 0,371 x 11,72 = 2,184 T.mKiểm tra tiết diện cọc :

Ta thấy Mmax1 < Mmax2 nên dùng Mmax2 để tính toán

Chọn lớp bảo vệ a = 5cm  ho = h – a

= 0,3 – 0,05 = 0,25m

max 2 2 0

m b

M A

s

2,1840,964 28000 0, 25x x = 3,236 (cm2)

Vì diện tích cốt thép quá nhỏ nên ta lấy theo cấu tạo.

Ta có: μmin = 0,8% (TCXD 205:1998), s 100%

o

A bh

→ Chọn móc cẩu có đường kính Φ16, thép CII, As = 2,011 cm2

Tính toán chiều dài đoạn neo của móc cẩu

Lực kéo mà một thanh thép phải chịu là: T =

2

P

=4,341

2 = 2,171 TChiều dài đoạn neo : lneo = R kπφ

l r

⇒ Pvl = 0,877 x (1700 x 0,09 + 28000 x 16,085 x 10-4) = 173,679 T

4 Sức chịu tải dọc trục của cọc theo đất nền

4.1 Xác định sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lí của đất nền (TCXD 205 – 1998)

Qtc = m(mR qp AP + u∑ mfi.fsi.li)

Trong đó: các hệ số lấy theo tiêu chuẩn TCXDVN 205-1998

- m: hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, lấy m= 1

- m R: hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc Đối với đất dưới mũi cọc là đất sét ta có : mR = 0,7

- m f : hệ số điều kiện làm việc của đất xung quanh cọc

- CH1: Đất sét màu xám đến nâu đen, trạng thái dẻo mềm

- Ap: diện tích tựa lên đất của cọc Ap=0,09 (m2)

- u: chu vi tiết diện ngang của cọc u=0,3 x 4=1,2 (m)

- li: chiều dày của lớp đất thứ i khi chia lớp phân tố

Q Q

K

4.2 Xác định sức chịu tải cho phép của cọc dựa vào

các chỉ tiêu cường độ đất nền:

Ap: diện tích đầu cọc Ap = 0,09 m2

Với, ϕ = 17,480 tra bảng trang 23 theo giáo trình bài giảng mơn học nền mĩng cơng trình ( GV.ThS Phan Quốc Cường ) ta có:

Để cọc đảm bảo điều kiện thi công và thử tĩnh thì:

P vl ≥ 2 Q tk => 2 × 81,4812 =162,962 T < 173,679 T (Thỏa)

N

n = β . Σ

Trong đó:

ΣNtt – Tổng tải trọng thẳng đứng tác động tại đáy đài cọc

(Bao gồm: tải trọng ngoài, tường, đà kiềng và đài);

Qa – Sức chịu tải cho phép của một cọc;

β - Hệ số xét đến ảnh hưởng của moment tác động lên móng cọc, lấy từ 1đến 1,5 tùy giá trị của moment

Để các cọc làm việc theo nhóm thì khoảng cách giữa các cọc được bố trí từ 3d – 6d ( d là

cạnh cọc).

Khoảng cách từ tim cọc biên đến mép đài là d = 0,3m

Cọc có thể bố trí theo lưới ô vuông, lưới tam giác đều hoặc tam giác cân

Số cọc giả sử được chọn khoảng 4 cọc:

Vậy diện tích sơ bộ của đài là:

81, 4812

tt c

N n

Q

β ∑

2 max 2820

+ Sức chịu tải của nhóm cọc:

Do sự ảnh hưởng lẫn nhau của các cọc trong nhóm nên sức chịu tải của cọc trongnhóm sẽ khác với cọc đơn

Công thức Converse - Labarre:

n – Số lượng cọc trong đài;

Qtk – Sức chịu tải thiết kế;

⇒ Qnhóm = η.n.Qtk = 0,761 × 6 × 81,4812 = 372,043 T

⇒ Q nhóm = 372,043 T ≥ ΣN tt = 287,077 T

→ Thỏa điều kiện sức chịu tải của nhóm

2 Kiểm tra tải trọng tác động lên các cọc trong móng cọc

Khi móng cọc chịu lực lệch tâm, tải tác động lên mỗi cọc trong nhóm không đều nhau và được xác định theo công thức sau:

( )

s

d arctg mn

m n n

m

)90

)1(1(

=η

i i

tt x i

i

tt y tt

y x

y

y M x

x M n

N P

Trong đó:

ΣNtt – Tổng tải trọng thẳng đứng tác động tại đáy đài cọc;

n – Số lượng cọc trong móng;

Mx – Moment của tải ngòai quanh trục x, nếu tải ngang không nằm ở đáy

đài thì phải tính vào (H y *h : h là cánh tay đòn);

My – Moment của tải ngòai quanh trục y, nếu tải ngang không nằm ở đáy đài

thì phải tính vào (H x *h : h là cánh tay đòn);

xi, yi – Tọa độ cọc thứ i trong tọa độ trục x, y ở đáy đài (Tâm gốc tọa độ O ởtâm cột)

Bảng tính sức chịu tải của từng cọc

3 Tính toán đài cọc

+ Kiểm tra móng cọc đài thấp

Df≥ 0,7 hmin

0 min

2(45 )

Trong đó:

b – Cạnh của đáy đài theo phương vuông góc với lực ngang H;

ϕ, γ - góc ma sát trong và dung trọng của đất từ đáy đài trở lên;

+ Cốt thép trong đài

Ta có: h = 0,8m; a = 0,05m ⇒ h0 = 0,75m

Thép đặt cho đài cọc để chịu moment uốn Người ta coi cánh đài được ngàm vàocác tiết diện đi qua chân cột và bị uốn bởi phản lực các đầu cọc nằm ngoài mặt ngàm quachân cột

- Môment quay quanh mặt ngàm I-I:

MI = ΣPi.ri =(P3 + P6 ).ri = (55,485+55,485 ).0,675 = 74,905 T.m

Trong đó:

Pi – Phản lực đầu cọc thứ i tác dụng lên đáy đài;

ri – Khỏang cách từ mặt ngàm I-I đến tim cọc thứ i;

- Diện tích tiết diện ngang cốt thép chịu M I

5

2 0

74,905.10

39,632( )0,9 0,9.2800.75

I s

%100

s

b R

R

R

ζµ

µmin = 0 , 05 %

⇒ µmin < µ < µmax (thỏa)

2 0

32, 296.10

17,088( )0,9 0,9.2800.75

II s

%100

s

b R R

R

ζ µ

Ntc= 282/1,15= 245,217 T

ΣNtc

tc C

N + Ntc = 372,32 + 245,217 = 617,537 T

Ứng suất tiêu chuẩn trọng tâm khối mĩng quy ước:

3

2 max/

- Cường độ đất nền tại đáy khối mĩng quy ước

Mũi cọc trong lớp đất thứ 4 cĩ ϕ= 17,480 :

tc

qu

N P F

Chia đất nền dưới đáy khối mĩng quy ước thành các lớp bằng nhau:

h ≤ 0,4.Bqư = 0,4 x 3,923 = 1,569 m

Chọn h = 1 m

N

n = β . Σ

Trong đó:

ΣNtt – Tổng tải trọng thẳng đứng tác động tại đáy đài cọc

(Bao gồm: tải trọng ngoài, tường, đà kiềng và đài);

Qa – Sức chịu tải cho phép của một cọc;

β - Hệ số xét đến ảnh hưởng của moment tác động lên móng cọc, lấy từ 1đến 1,5 tùy giá trị của moment

Để các cọc làm việc theo nhóm thì khoảng cách giữa các cọc được bố trí từ 3d – 6d ( d là

cạnh cọc).

Khoảng cách từ tim cọc biên đến mép đài là d = 0,3m

Cọc có thể bố trí theo lưới ô vuông, lưới tam giác đều hoặc tam giác cân

Số cọc giả sử được chọn khoảng 4 cọc:

Vậy diện tích sơ bộ của đài là:

2 max 3020

1, 2 1, 2 2131,765

1,7

tt c

+ Sức chịu tải của nhóm cọc:

Do sự ảnh hưởng lẫn nhau của các cọc trong nhóm nên sức chịu tải của cọc trongnhóm sẽ khác với cọc đơn

Công thức Converse - Labarre:

n – Số lượng cọc trong đài;

Qtk – Sức chịu tải thiết kế;

⇒ Qnhóm = η.n.Qtk = 0,761 × 6 × 81,4812 = 372,043 T

⇒ Q nhóm = 372,043 T ≥ ΣN tt = 307,077 T

→ Thỏa điều kiện sức chịu tải của nhóm

2 Kiểm tra tải trọng tác động lên các cọc trong móng cọc

Khi móng cọc chịu lực lệch tâm, tải tác động lên mỗi cọc trong nhóm không đều nhau và được xác định theo công thức sau:

( )

s

d arctg mn

m n n

m

)90

)1(1(

=η

i i

tt x i

i

tt y tt

y x

y

y M x

x M n

N P

Trong đó:

ΣNtt – Tổng tải trọng thẳng đứng tác động tại đáy đài cọc;

n – Số lượng cọc trong móng;

Mx – Moment của tải ngòai quanh trục x, nếu tải ngang không nằm ở đáy

đài thì phải tính vào (H y *h : h là cánh tay đòn);

My – Moment của tải ngòai quanh trục y, nếu tải ngang không nằm ở đáy đài

thì phải tính vào (H x *h : h là cánh tay đòn);

xi, yi – Tọa độ cọc thứ i trong tọa độ trục x, y ở đáy đài (Tâm gốc tọa độ O ởtâm cột)

Bảng tính sức chịu tải của từng cọc

3 Tính toán đài cọc

+ Kiểm tra móng cọc đài thấp

Df≥ 0,7 hmin

0 min

2(45 )

Trong đó:

b – Cạnh của đáy đài theo phương vuông góc với lực ngang H;

ϕ, γ - góc ma sát trong và dung trọng của đất từ đáy đài trở lên;

+ Cốt thép trong đài

Ta có: h = 0,8m; a = 0,05m ⇒ h0 = 0,75m

Thép đặt cho đài cọc để chịu moment uốn Người ta coi cánh đài được ngàm vàocác tiết diện đi qua chân cột và bị uốn bởi phản lực các đầu cọc nằm ngoài mặt ngàm quachân cột

- Môment quay quanh mặt ngàm I-I:

MI = ΣPi.ri =(P3 + P6 ).ri = (59,513+59,513 ).0,675 = 80,343 T.m

Trong đó:

Pi – Phản lực đầu cọc thứ i tác dụng lên đáy đài;

ri – Khỏang cách từ mặt ngàm I-I đến tim cọc thứ i;

- Diện tích tiết diện ngang cốt thép chịu M I

5

2 0

80,343.10

42,51( )0,9 0,9.2800.75

I s

%100

s

b R

R

R

ζµ

µmin = 0 , 05 %

⇒ µmin < µ < µmax (thỏa)

2 0

34,546.10

18, 278( )0,9 0,9.2800.75

II s

%100

s

b R R

R

ζ µ

Ntc= 302/1,15= 262,61 T

ΣNtc

tc C

N + Ntc = 372,32 + 262,61 = 634,93 T

Ứng suất tiêu chuẩn trọng tâm khối mĩng quy ước:

3

2 max/

- Cường độ đất nền tại đáy khối mĩng quy ước

Mũi cọc trong lớp đất thứ 4 cĩ ϕ= 17,480 :

tc

qu

N P F

Chia đất nền dưới đáy khối mĩng quy ước thành các lớp bằng nhau:

h ≤ 0,4.Bqư = 0,4 x 3,923 = 1,569 m

Chọn h = 1 m

N

n = β . Σ

Trong đó:

ΣNtt – Tổng tải trọng thẳng đứng tác động tại đáy đài cọc

(Bao gồm: tải trọng ngoài, tường, đà kiềng và đài);

Qa – Sức chịu tải cho phép của một cọc;

β - Hệ số xét đến ảnh hưởng của moment tác động lên móng cọc, lấy từ 1đến 1,5 tùy giá trị của moment

Để các cọc làm việc theo nhóm thì khoảng cách giữa các cọc được bố trí từ 3d – 6d ( d là

cạnh cọc).

Khoảng cách từ tim cọc biên đến mép đài là d = 0,3m

Cọc có thể bố trí theo lưới ô vuông, lưới tam giác đều hoặc tam giác cân

Số cọc giả sử được chọn khoảng 4 cọc:

Vậy diện tích sơ bộ của đài là:

Xác định kích thước cột (Fc):

2 max 3200

1, 2 1, 2 2258,823

1,7

tt c

+ Sức chịu tải của nhóm cọc:

Do sự ảnh hưởng lẫn nhau của các cọc trong nhóm nên sức chịu tải của cọc trongnhóm sẽ khác với cọc đơn

Công thức Converse - Labarre:

n – Số lượng cọc trong đài;

Qtk – Sức chịu tải thiết kế;

⇒ Qnhóm = η.n.Qtk = 0,761 × 6 × 81,4812 = 372,043 T

⇒ Q nhóm = 372,043 T ≥ ΣN tt = 325,077 T

→ Thỏa điều kiện sức chịu tải của nhóm

2 Kiểm tra tải trọng tác động lên các cọc trong móng cọc

Khi móng cọc chịu lực lệch tâm, tải tác động lên mỗi cọc trong nhóm không đều nhau và được xác định theo công thức sau:

( )

s

d arctg mn

m n n

m

)90

)1(1(

=η

i i

tt x i

i

tt y tt

y x

y

y M x

x M n

N P

Trong đó:

ΣNtt – Tổng tải trọng thẳng đứng tác động tại đáy đài cọc;

n – Số lượng cọc trong móng;

Mx – Moment của tải ngòai quanh trục x, nếu tải ngang không nằm ở đáy

đài thì phải tính vào (H y *h : h là cánh tay đòn);

My – Moment của tải ngòai quanh trục y, nếu tải ngang không nằm ở đáy đài

thì phải tính vào (H x *h : h là cánh tay đòn);

xi, yi – Tọa độ cọc thứ i trong tọa độ trục x, y ở đáy đài (Tâm gốc tọa độ O ởtâm cột)

Bảng tính sức chịu tải của từng cọc