Đồ Án Nền Móng ĐH Mở

Đồ án nền móng do sinh viên Đại Học Mở TP. Hồ Chí Minh thực hiện, dưới sự hướng dẫn của giảng viên Lê Trọng Nghĩa. Đề: 1A, 1B. Gồm 2 phần: 1. Thiết kế móng băng.2. Thiết kế móng cọcLưu ý: Có file bản vẽ Cad đính kèm

MỤC LỤC

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn Phần I : Thiết kế móng băng

A thống kê địa chất 1A

B Thiết kế móng băng Phần II : Thiết kế móng cọc

A thống kê địa chất 1B

B Thiết kế móng cọc

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

PHẦN I: THIẾT KẾ MÓNG BĂNG

A THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT 1A

Theo sơ đồ mặt bằng tổng thể khu đất có 3 vị trí khoan khảo sát địa chất: HK1, HK2, HK3 Chiều sâu khoan khảo sát là 15m có các trạng thái của đất nền như sau:

Lớp 1:

B THIẾT KẾ MÓNG BĂNG

I SƠ ĐỒ MÓNG BĂNG VÀ SỐ LIỆU TÍNH TOÁN

II CHỌN VẬT LIỆU CHO MÓNG

của bê tông); R b = 11.5MPa ( cường độ chịu nén của bê tông); mô đun đàn hồi

E = 26.5 x 10 3

- Cốt thép trong móng loại CII, có cường độ chịu kéo cốt thép dọc R s = 280MPa

- Cốt thép trong móng loại CII, có cường độ chịu kéo cốt thép đai R s = 225MPa

- Hệ số vượt tải n = 1,15

- γ bt (giữa bê tông và đất) = 22KN/ m 3 = 2,2T/m 3

III CHỌN CHIỀU SÂU CHÔN MÓNG

Đáy móng đặt trên lớp đất tốt, tránh đặt trên rễ cây hoặc lớp đất mới đắp, lớp đất quá yếu.

Chiều sâu chôn móng:

Chọn sơ bộ chiều cao h:

chọn h= 0.6m

IV XÁC ĐỊNH SƠ BỘ KÍCH THƯỚC MÓNG (BxL)

H ( Chiều cao mực nước ngầm) HK1 = -4.2m

Dung trọng lớp đất ( lớp 1 ) trên mực nước ngầm:

Chiều cao lớp: h= 0.5m Dung trọng lớp đất trên đáy móng (lớp 2a) trên mực nước ngầm:

Chiều cao lớp: h= 1.5m Dung trọng lớp đất dưới đáy móng (lớp 2a):

R tc : Cường độ (sức chịu tải tc) của nền at dưới đáy móng.

: Áp lực tiêu chuẩn cực đại và cực tiểu do móng tác dụng lên nền đất.

Khoảng cách từ các điểm đặt lực đến trọng tâm đáy móng:

Tổng tải trọng tác dụng theo phương đứng:

Tải trọng tiêu chuẩn:

Cường độ ( sức chịu tải tc ) của đất nền dưới đáy móng:

Ta có:

Chọn B= 3(m)

Kiểm tra

Thỏa mãn điều kiện.

b/ Điều kiện cường độ.

Hệ số an toàn cường độ:

Ta có:

Thỏa mãn.

c/ Điều kiện ổn định tại tâm đáy móng (ĐK lún)

Để xác định ứng suất gây lún tại tâm đáy móng, ta có:

Độ lún:

Áp lực ban đầu (do trọng lượng bản thân đất gây ra) tại lớp đất i:

Áp lực tại giữa lớp đất i sau khi xây dựng móng:

(theo bảng 1)

Trong đó: ; k 0i : hệ số phân bố ứng suất.

Ta có bảng tính toán độ lún móng cọc như sau:

Sau khi ta phân chia lớp đất đến phân tố thứ 10, ta có:

Vậy độ lún ổn định tai tâm móng là:

Vậy ta có bài toán thỏa mãn điều kiện về độ lún.

V CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN NGANG.

Chọn chiều dày lớp bê-tông bảo vệ ở đáy móng: a= 0.08 m

Độ dốc của bản móng ( thỏa mãn điều kiện độ dốc móng từ )

*Kiểm tra điều kiện xuyên thủng chân cột N max (cột C, vị trí cột giữa)

VI XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TRONG DẦM MÓNG (M,Q)

Xác định J x

Ta có:

Hệ số nền:

Sử dụng SAP2000 để tính toán lực cắt và moment tại dầm:

Xem dầm làm việc có tiết diện hình chữ nhật, với kích thước:

Ta chọn hình chữ nhật có Jx tương ứng bằng mômen quán tính Jx đã tính trên: Giả sử chọn H tu =0.8m

M250 có R bt = 0.9MPa ( cường độ chịu kéo của bê tông); R b = 11.5MPa ( cường độ chịu nén của bê tông); mô đun đàn hồi E = 26.5 10 3 MPa = 2.65 10 6 (T/m2)

Dầm làm việc trên nền đàn hồi, nên ta xem dầm làm việc trên những lò xo có độ cứng K trong Sap2000

Chia đều các nút trên dầm có khoảng cách 0.1 m, tại 2 vị trí đầu mút dầm ta có độ cứng lò xo K được gán:

Kết quả tính sau khi chạy phần mềm Sap2000:

BIỂU ĐỒ LỰC CẮT

BIỂU ĐỒ MOMENT:

Tính toán cốt thép chịu lực trong dầm móng:

Xác định vị trí trục trung hòa:

So sánh M f và bảng kết quả tính được giá trị moment cho các nhịp và gối, ta thấy:

M f > M max (gối và nhịp), vậy ta co Trục trung hòa qua cánh cho cả dầm và móng.

™

Thanh thép số 1: Dùng mô men tai MC 2-2; 4-4; 6-6; 8-8

Tính thép với tiết diện hình chữ T lật ngược Do M f > M max ⇒Tiết diện tính là hình chữ nhật lớn có kích thước : 2m x 0.8m

™ Thanh thép số 2: Dùng moment tại MC 1-1; 3-3; 5-5; 7-7; 9-9

Tính toán theo tiết diện chữ nhật b×h = 0,5 m ×0.8 m

Diện tích cốt thép tại các mặt cắt:

A s =

Hàm lượng thép:

™ Thanh thép số 3: (cốt xiên và cốt đai)

Từ bảng kết quả tính toán ta thấy: Q max = 624.62 (KN)

Khoảng cách lớn nhất giữa các cốt đai:

= = 598.1 mm

Khoảng cách cấu tạo giữ các cốt đai:

S ct = = =266.7 mm

Chọn S có giá trị nhỏ nhất => S =140mm

Ta bố trí S = 140 mm trong đoạn L/4 trong đầu và cuối mỗi nhịp.

Đoạn giữa bố trí theo cấu tạo S= 200 mm.

1. Chọn chiều sâu chôn đài (D f ) = 2.5 m → Như vậy đài cọc sẽ đặt trực tiếp lên lớp đất thứ 2c (Bùn sét lẫn ít hữu cơ và cát- trạng thái rất mềm).

- Kiểm tra móng cọc làm việc đài thấp:

Áp dụng điều kiện triệt tiêu lực ngang (Q tt ):

- Ở đây, ta đang tính cho áp lực ngang của đất lên đài móng (biến dạng của đất) nên ta chọn các giá trị γ , φ ở TTGH II.

- Qua công thức ta có các giá trị γ, φ được lấy giá trị min vì với γ, φ min ta có đạt giá trị max và khi đó ta chọn chiều

sâu chôn đài D f an toàn hơn.

Ta có:

Q tt = = 186 (KN) Q tc === 281.74(KN) Trong đó: B = 3.3 m là bề rộng đài móng theo phương vuông góc với phương lực Q : Dung trọng trung bình của lớp đất trên đáy đài.

3. Xác định chiều dài đoạn cọc.

Chiều dài cọc là L C = 30 (m) Dùng 3 cọc , mỗi cọc dài 10 m nối lại.

Trong đó : Cọc ngàm vào đài là 0.5 (m)

Chiều dài từ mũi cọc lên đáy đài là 29.5 (m)

4. Chọn kích thước tiết diện ngang của cọc.

Chọn cọc hình vuông có cạnh 50 cm * 50 cm.

 Diện tích tiết diện ngang của cọc là AP = 50*50 = 2500 (cm 2 ) = 0.25 (m 2 ).

 Chu vi tiết diện ngang của cọc là u = 4*0.5 = 2 (m)

5. Chọn kích thước đài cọc.

Chọn đài cọc có diện tích F đài = 3.5*3.5(m 2 )

Chọn chiều cao của đài : h đ = 1 (m)

6. Chọn vật liệu làm cọc.

Chọn hệ số điều kiện làm việc của bê tông γ b = 0.9

Cốt thép trong móng loại CII, A-II có cường độ chịu kéo cốt thép đai là R S = 225 Mpa.

8. Kiểm tra vận chuyển và lắp dựng cọc.

1/ Sức chịu tải của cọc theo vật liệu

Q avl = )

Trong đó:

R s = 280000 KN/m 2

R b = 14500 KN/m 2

As : diện tích tiết diện ngang của cốt thép trong cọc As = 19.63*10 -4 (m 2 )

A p : diện tích tiết diện ngang của cọc A p = 0.25 (m 2 )

A b : diện tích tiết diện ngang của bê tông trong cọc:

A b =A p – A s = 0.25 – 19.63*10 -4 = 0.248(m 2 )

= 1.028 – 0.0000288*λ d 2 – 0.0016*λ d

= = = 120

2/ Sức chịu tải của cọc theo điều kiện nền đất.

f s = c a + *tan Chu vi cọc: T= 0.4*4 =1.6 m

2a 9.3 1.9 11° 17.67 0.8093 14.300 12.3 3.8 15.73 59.79

3 10.04 1.9 14° 19.076 0.7582 14.463 25.6 3.8 30.35 115.34

4 9.8 2.2 13°07' 21.56 0.7731 16.669 16 4.4 21.02 92.50

5 9.9 3.2 13°45' 31.68 0.7624 24.154 7.5 6.4 15.25 97.59 6a 9.3 5.8 26°31' 53.94 0.5537 29.867 3 11.6 29.90 346.85 6b 9.9 15.6 29°25' 154.44 0.5090 78.613 2.6 31.2 89.64 2796.78

Vậy ta có cường độ ma sát của đất nền tác dụng xung quanh cọc là:

Q s = 0 + 0 + 59.79 + 115.34 + 92.50 + 97.59 + 346.85 + 2796.78 = 3508.85 KN

• Thành phần sức chịu mũi của đất dưới mũi cọc (Q p ) : (**)

- Trong trường hợp này γ, ϕ a , C a được tính toán trong trạng thái cường độ của đất tác dụng lên mũi cọc (cường độ đất nền tác dụng lên mũi cọc để cọc không bị “tuột” khi đóng và chịu tải trọng)

- Theo phương pháp Terazaghi:

Lớp đất ngay tại mũi cọc là lớp đất 6b có: = 29 o 25’

c = 2.6 KN/m 2 : Lực dính của lớp đất ngay dưới mũi cọc.

- Ta có độ sệt I L tại lớp đất TK (lấy mẫu 3-19) là: 0.29

- Ta có trạng thái tự nhiên lớp đất thứ 6b là sét lẫn bột, màu xám , trạng thái chặt vừa và Z=23.1 m:

N a :Chỉ số SPT của đất dưới mũi cọc và 4d trên mũi cọc.(12.5 búa)

N s :Chỉ số SPT của đất sỏi cát trên mũi cọc mũi cọc.(14 búa)

L s : chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất cát rời.(2.5 m)

L c : chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất sét dính (27m)

: hệ số phụ thuộc vào phương pháp thi công cọc (đóng = 30; cọc nhồi = 15)

A p : Tiết diện ngang của mũi cọc.(0.25 m 2 )

u : chu vi tiết diện ngang của mũi cọc (2 m)

c = N c Chỉ số SPT của lớp đất dính bên thân cọc.( 7.53búa)

Qua 1,2,3 ta chọn:

Bước 3: CHỌN SỐ LƯỢNG CỌC VÀ BỐ TRÍ CỌC:

1/ Chọn số lượng cọc:

: Hệ số xét đến ảnh hưởng của các moment tác động lên móng cột

Vậy ta chọn số lượng cọc được thiết kế là 6 cọc.

2/ Sau khi chọn số lượng cọc, ta kiểm tra tiết diện cọc:

Chọn mép đài cách mép ngoài của cọc ngoài cùng là: 500 (mm) = 0.5 m

Bước 4: BỐ TRÍ CỌC:

Bước 5: KIỂM TRA SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC ( LỰC TÁC DỤNG LÊN CỌC)

1/ Tổng tải trọng lên đúng trọng tâm của hệ cọc và trọng tâm đáy đài cọc

Trong đó:

F đ : diện tích đài cọc

γ tb : dung trọng trung bình giữa bê-tông và đất

2/ Tổng moment tính toán tác dụng lên đáy đài:

3/ Xác định tải trọng tác dụng lên cọc 1và 4:

Ta có : P 1 = P 4

Trong đó: Do moment tác động lên đáy đài xoay xung quanh trục y và không có moment tác dụng quay xung quanh trục x nên ta chỉ xét đến M y tt

x i : Khoảng cách từ trục y ( trọng tâm của đáy đài là góc tọa độ) tới trọng tâm của cọc

6/ Kiểm tra sức chịu tải của cọc làm việc trong nhóm:

Sức chịu tải của cọc làm việc trong nhóm:

(Không thỏa mãn), vậy ta tăng bố trí số cọc là 9 cọc.

Làm lại bước 4

Bước 4: BỐ TRÍ CỌC:

Bước 5: KIỂM TRA SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC ( LỰC TÁC DỤNG LÊN CỌC)

1/ Tổng tải trọng lên đúng trọng tâm của hệ cọc và trọng tâm đáy đài cọc

Trong đó:

F đ : diện tích đài cọc

2/ Tổng moment tính toán tác dụng lên đáy đài:

Bước 6: KIỂM TRA ĐỘ LÚN CỦA MÓNG CỌC:

1/ Kiểm tra ứng suất dưới mũi cọc (móng khối quy ước):

Từ mép cọc ngay dưới đáy đài, ta hạ một góc α xuống mặt phẳng ở mũi cọc, ta có:

Chiều dài của khối móng quy ước:

L qu = X + 2*l*tan( ) = 2.5 + 2*29.5*tan(2 o 11’) = 4.75 (m)

Bề rộng của khối móng quy ước:

Bqu = Y + 2*l*tan( ) = 2.5 + 2*29.5*tan(2o 11’) = 4.75 (m)

2/Điều kiện ổn định của đất nền dưới đáy móng

Tải trọng tiêu chuẩn:

3/ Điều kiện ổn định tại tâm đáy móng (ĐK lún)

- Để xác định ứng suất gây lún tại tâm đáy móng, ta có:

tố

Chi ều dày (hi)

Độ sâu Zi

σ'vi (KN/

m2)

L/

σgl (KN/

Sau khi ta phân chia lớp đất đến phân tố thứ 2, hết chiều sâu khoảng sát địa chất.

Giả sử tiếp lớp tiếp theo vẫn là lớp 2b, tính lún đến khi: 5*σ gl < P 1i

ân

tố

Chi ều dày (hi)

Độ sâu Zi

σ'vi (KN/

m2)

L/

σgl (KN/

Sau khi ta phân chia lớp đất đến phân tố thứ 5, thì 5*σ gl < P 1i dừng tính lún.

⇒ Vậy độ lún ổn định tại tâm móng là:

S = = * = 6.526 cm < [S] =8 cm

⇒ Vậy ta có móng thiết kế thỏa mãn điều kiện về độ lún

Bước 7: KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN XUYÊN THỦNG CỦA ĐÀI:

1/ Xác định vị trí cọc (nằm trong phần chống xuyên hay xuyên thủng)

Ta có:

⇒ Tháp xuyên thủng bao trùm hết tất cả đầu cọc.

Bước 8: XÁC ĐỊNH NỘI LỰC VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP TRONG ĐÀI:

1/ Xác định cốt thép bố trí theo phương dọc của đài cọc:

Trong đó:

:Phản lực ròng của cọc 3,6,9 lên đài.

=1(m): Khoảng cách từ tâm cọc i đến mép cột (MC I-I)

=1258.26*1= 1258.26 (KN.m) Diện tích cốt thép:

⇒ Chọn thép @200 để bố trí thép theo phương chiều dài đài cọc.

2/ Xác định cốt thép bố trí theo phương chiều ngắn của đài cọc:

Xét mặt cắt II-II: Tương tự Mặt cắt I-I

⇒ Chọn thép 20@200 để bố trí thép theo phương chiều ngang đài cọc.

Bước 9: KIỂM TRA CỌC KHI CỌC CHỊU TẢI TRỌNG NGANG:

Xác định chuyển vị ngang cọc do lực ngang dưới chân cọc gây ra nhằm đảm bảo thỏa

điều kiện khống chế của công trình về chuyển vị ngang Đồng thời xác định các biểu

và lực cắt dọc theo chiều dài cọc

o Ta có moment quán tính tiết diện ngang của cọc:

I = = = 5.2*10 -3 m 4

o Ta có độ cứng tiết diện ngang của cọc:

E b *I = 3*10 7 *5.2*10 -3 = 156000 KNm

o Ta có d = 0.4m < 8m

⇒ bề rộng quy ước của cọc là : b c = 1.5d + 0.5 = 1.25 (m)

o Xác định hệ số nền quy ước: Nền đất là các hạt có độ chặt trung bình có hệ số tỉ lệ K= 6500KN/m 4

o Ta có hệ số biến dạng:

= = 0.5538 m -1

o Chiều dài cọc trong đất tính đổi :

L e = = 0.5538 * 29.5 = 16.34 m

• Các chuyển vị δ HH ; δ HM ; δ MH ; δ MM của cọc ở cao trình đáy đài, do các

ứng lực đơn vị đặt ra ở cao trình này

- δ HH ; δ HM : là chuyển vị do lực ngang đơn vị : H 0 = 1 gây ra

- δ MH ; δ MM : là chuyển vị do moment đơn vị : M 0 = 1 gây ra

o Moment uốn và lực cắt của cọc tại cao trình ở đáy đài:

Tải trọng ngang tác dụng lên từng cọc:

Trong đó z e chiều sâu tính đổi z e = z

Các giá trị A 1 , A 3 , A 4 , B 1 , B 3 , B 4 , C 1 , C 3 , C 4 , D 1 , D 3 , D 4 tra trong bảng G 3 – tiêu chuẩn xây dựng 205

Ư=0