đồ án môn học nền móng

• Phương án thứ hai : Thiết kế và tính toán móng cọc đài thấp Móng cho cột giữa Móng cho cột biên... Pi áp lực trung bình tại điểm giữa lớp thứ i, do áp lực Pgl sinh ra.. 2 - Kiểm tra lú

Chương I : Sơ Bộ Đánh Giá Nền Đất và Nghiên Cứu Các Phương Aùn

Thiết Kế Móng

I- Số liệu thiết kế :

1- Sơ đồ mặt bằng : sơ đồ 1

2- Tải trọng tính toán ở mặt móng :

Bảng I-1 : Bảng tải trọng tính toán

Tải

Trọng N (T) Cột giữaM (Tm) Q (T) N (T) Cột biênM (Tm) Q (T)

3- Kết quả thí nghiêm nén lún :

STT Lớp đất Hệ số rỗng ei ứng với các cấp áp lực Pi (KG/cm2 )

e0 (%) e1(%) e2(%) e3(%) e4(%) 25

34

6

Aù sét

Sét Cát hạt trung

0,6070,6590,667

0,5770,6290,65

0,5580,6060,640

0,5430,5290,631

0,5340,5800,630

4- Kết quả thí nghiệm đất :

STT Lớp

đất Chiềudày h

(m)

Tỷtrọng (

∆)

Dungtrọng γ(g/cm3)

Độ ẩm tự nhiên

W (%)

G/hạnnhão

Wnh(%)

G/hạndẻo

Wd(%)

Gócnội

ma sát

ϕ(0)

Lựcdính đvịC(kg/c

m2)25

∞

2,672,722.64

1,961,902,00

182220

2240_

1422_

222030

0,150,280,08

5- Kích thước cột :

F = 50 x 30; cm2

Mực nước ngầm cách mặt đất tự nhiên 3 m

Độ lún giới hạn Sgh = 8 cm

II- Đánh giá tình hình nền đất và nghiên cứu và nghiên cứu các phương án thiết kế móng :

GVHG : Th.S Lê Xuân Mai 1 SVTH : Hoàng Phương Tùng

1- Đánh giá sơ bộ tình hình nền đất : gồm 3 lớp đất

a- Lớp thứ nhất (N o 25) : lớp đất á sét, h = 4; m.

Độ sệt B = WW WW 1822 1414 0,5

d nh

c- Lớp thứ ba (N o 6 ) :lớp cát hạt trung , h = 3 m.

Đánh giá theo độ rỗng : 0,55 < e0 < 0,7 nên đất ở trạng thái chặt vừa

Độ bảo hoà nước : G= 0,01e W 00,01,667.222,647 0,87

• Phương án thứ nhất : Thiết kế và tính toán móng nông BTCT

Móng cho cột giữaMóng cho cột biên

• Phương án thứ hai : Thiết kế và tính toán móng cọc đài thấp

Móng cho cột giữa Móng cho cột biên

Phương án I : Móng Nông

I- Móng nông cột giữa :

1 - Vật liệu làm móng :

Bê tông Mac 200 có Rn = 90 kG/cm2

Rk = 7,5 kG/cm2

Cốt thép C I có Ra = 2000 kG/cm2

R’a = 2000 kG/cm2

Rad = Rax =1600 kG/cm2

2 - Xác định diện tích đáy móng :

Dùng tổ hợp cơ bản, tải trọng tiêu chuẩn (N015)

Ntc = 68,75

2,1

50,

Mtc = 13,,25=2,91; Tm

Ntc = 11,,002 =0,83; T Chọn độ sâu chôn móng hm = 1,5 m

Sơ bộ chọn kích thước móng a = 2,4 m, b = 2 m

Cường độ tiêu chuẩn của nền :

F

NF

GNF

N

γ+

25,

; T/m2

GVHG : Th.S Lê Xuân Mai 3 SVTH : Hoàng Phương Tùng

tc min max,

W

h.QMW

0

tc 0 d tb

tc d

tb

+

±σ

=

±σ

tc min max,

5,1.83,091,

2- Kiểm tra lún cho móng :

Dùng tổ hợp tiêu chuẩn cơ bản, tải trọng tiêu chuẩn

a - Aùp lực gây lún :

Pgl = σtctb −γ.hm = 17,84 – 1,96 1,5 = 14,90 T/m2

= 1,49 KG/cm2 ≈ 1,5 KG/cm2

b - Dung trọng đẩy nổi :

039,1607,01

)167,2(

1e

1

)1(

1

1 n 1

+

−

=+

−

∆γ

=

037,1659,01

)172,2(1e

1

)1(

2

2 n 2

+

−

=+

−

∆γ

=

98,0667,01

)164,2(

1e

1

)1(

3

3 n 3

+

−

=+

−

∆γ

=

c - Tính nén lún theo phương pháp cộng lún từng lớp :

Aùp dụng công thức : S = i i

n

1 0i

h.P.a

∑

Trong đó : hi chiều dày các lớp phân tố

Pi áp lực trung bình tại điểm giữa lớp thứ i, do áp lực Pgl sinh ra

a0i hệ số nén lún tương đối của lớp thứ i

a0i =

i 0

i

e1

+

=

Lớp II : aII = 0,021; cm2/KG

a0I = 1 ae 10,0021,659 0,013

II 0

+

=

c - Chiều dày các lớp phân tố :

Chọn hi = 0,5; m cho tất cả các lớp vì hi ≤ 0,4b = 0,4 2 = 0,8; m

d - Tính và vẽ biểu đồ ứng suất do áp lực gây lún sinh ra tại các điểm :

gl i 0

)

+γ

=

σγ

i i m

1,2

00,51,01,52,02,5

1,0000,9340,7410,5350,3790,250

1,5001,4011,1110,8020,5680,348

0,2940,3920,4900,5420,5940,646

0,012

3,03,54,04,5

0,2090,1620,1270,103

0,3140,2420,1910,155

0,69790,74980,80170,8536 0,013

GVHG : Th.S Lê Xuân Mai 5 SVTH : Hoàng Phương Tùng

Tại điểm thứ 9 (thuộc lớp 2) có P

Z

σ = 0,155 < 0,2σγZ = 0,2 0,8536 = 0,171 KG/cm2 nên chỉtính lún đến điểm thứ 9

n

1 0i

h.P.a

∑ = 50 [0,012 ( 1,5+20,348 + 1,401 +1,111 + 0,802 + 0,568) +

+ 0,013 (0,3482+0,155 + 0,314 + 0,242 +0,191)] = 3,533 cm

Vậy S = 3,533 cm < Sgh = 8 cm

Biểu đồ ứng suất dưới đáy móng

3 - Tính toán móng theo trạng thái giới hạn về độ bền :

Dùng tổ hợp bổ sung và tải trọng tính toán :

NTT = 85,65 T, MTT = 6,2 Tm, QTT = 1 T

Kiểm tra chiều cao móng theo điều kiện chọc thủng ( phá hoại theo mặt phẳng

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

1,5 1,4 1,1 0,802 0,568 0,384 0,314 0,242 0,191 0,155

0,294 0,392 0,490 0,542 0,594 0,646 0,6979 0,7498 0,8017 0,8536

Á SÉT

SÉT

Móng bê tông cốt thép M 200 cốt thép C-I, Ra = 2000 KG/cm2, do tải trọng không lớn nênchọn :

Chiều cao móng hm = 0,75; m

Chiều dày lớp bảo vệ c = 0,05; m

= 3,23m2

PTT

CT = 85,65 – 17,84 3,23 = 28,027 T

Utb = 2(ac + bc +2h0) = 2(0,5 + 0,3 + 2 0,7) = 4,4 m

0,75RkUtbho = 0,75 75 4,4 0,7 = 173,25 T Vậy PTT

CT ≤ 0,75RkUtbho nên chiều cao móng đã chọn là an

toàn

4 - Tính toán cốt thép cho móng :

a - Tính toán ứng suất tại đáy móng :

F

NTT TT

tb = ∑σ

TT tb

2.4,2

65,

; T/m2

TT min max,

W

MTT TT

tb ±σ

TT min max,

75,0.12,6

II tbII −

tính toán cốt thép

b - Tính diện tích cốt thép cho mặt cắt I–I :

Công thức : FI-I

a

0 a a

TT

h.R.m.9,0

M

≥

MTT I-I = 0,125 b(a-ac)2 TT

I tbI −

Kết quả : FI-I

a 0,9.0,85.2000.70

1936765

Vậy chọn 12Φ14 có Fa = 18,46; cm2

Khoảng cách giữa các thanh : a = 17,27cm

11

5.2

200− =

, nên chọn a=175; mm

c - Tính diện tích cốt thép cho mặt cắt II–II :

Công thức : FII-II

a

0 a a

TT

h.R.m.9,0

M

≥

MTT II-II = 0,125 a(b-bc)2 TT

II tbII −

σ = 0,125 a(b-bc)2 TT

max

σ

= 0,125 240(200-30)2 21,46.10-1

= 1860582; KGcm Kết quả : FII-II

a 0,9.0,85.2000.70

1860582

Vậy chọn 12Φ14 có Fa = 18,46; cm2

Khoảng cách giữa các thanh : a = 17,27cm

11

5.2

200− =

, nên chọn a=175; mm Cốt thép bố trí được thể hiện trên bản vẽ

II- Móng nông cột biên :

1- Xác định diện tích đáy móng :

Dùng tổ hợp cơ bản, tải trọng tiêu chuẩn (N015)

Ntc = 751,,263=63,025 ;T

Mtc = 14,,20 =3,33; Tm

Ntc = 21,,052 =1,71 ;T Chọn độ sâu chôn móng hm = 1,5; m

Sơ bộ chọn kích thước móng a = 2,2; m, b = 1,8; m

Cường độ tiêu chuẩn của nền :

tc 0

tc 0

tc tc

F

NF

GNF

N

γ+

σ = 2.1,5 18,92

8,1.2,2

025,

;T/m2

tc min max,

W

h.QMW

0

tc 0 d tb

tc d

σ

tc min max,

5,1.71,133,3

2 - Kiểm tra lún cho móng :

Dùng tổ hợp tiêu chuẩn cơ bản, tải trọng tiêu chuẩn

a - Aùp lực gây lún :

Pgl = σtctb −γ.hm = 18,92 – 1,96.1,5 = 15,98; T/m2

≈ 1,6 KG/cm2

b - Tính nén lún theo phương pháp cộng lún từng lớp :

Aùp dụng công thức : S = i i

n

1 0i

h.P.a

∑

Trong đó : hi : chiều dày các lớp phân tố

Pi : áp lực trung bình tại điểm giữa lớp thứ i, do áp lực Pgl sinh ra

a0i : hệ số nén lún tương đối của lớp thứ i

a0i =

i 0

i

e1

+

=

c - Chiều dày các lớp phân tố :

Chọn hi = 0,5 m cho tất cả các lớp vì hi ≤ 0,4b = 0,4 1,8 = 0,72 m

d - Tính và vẽ biểu đồ ứng suất do áp lực gây lún sinh ra tại các điểm :

gl i 0

a i )

+γ

=

σγ

i i m

7 6 5 4 3 2 1

8 9

0,397 0,285 0,218 0,171 0,139

0,768 0,538

1,122 1,454 1,6

SÉT

SÉT Á

0,646 0,594 0,542 0,490 0,392 0,294

0,8536 0,8017 0,7498

1,22

00,561,111,672,222,78

1,0000,9090,7010,4800,3360,242

1,6001,4541,1220,7680,5380,397

0,2940,3920,4900,5420,5940,646

0,0123,607

450 1,22

3,333,894,445,00

0,1780,1360,1070,087

0,2850,2180,1710,139

0,69790,74980,80170,8536 0,013

Tại điểm thứ 9 (thuộc lớp 2) ta có P

∑ = 50 [ 0,012 (1,6+20,397 +

1,454 +1,122 + 0,768 + 0,538) +

0.013(0,3972+0,193+0,285 + 0,218 + 0,171)] = 3,558; cm

Vậy S = 3,558; cm < Sgh = 8; cm nên thoả mãn về

điều kiện tính lún

GVHG : Th.S Lê Xuân Mai 11 SVTH : Hoàng Phương Tùng

Biểu đồ ứng suất dưới đáy móng

3 - Tính toán móng theo trạng thái giới hạn về độ bền :

Dùng tổ hợp bổ sung và tải trọng tính toán :

Chiều cao móng hm = 0,75; m

Chiều dày lớp bảo vệ c = 0,05; m

= 1,9; m2

PTT

CT = 75,95 – 19,18.1,9 = 35,51; T

Utb = ac + 2bc +h0 = 0,5 + 2.0,3 + 0,7 = 1,8; m

0,75RkUtbho = 0,75 75 1,8 0,7 = 70,875; T

Vậy PTT

CT ≤ 0,75RkUtbho nên chiều cao móng đã chọn là an toàn

4 - Tính toán cốt thép cho móng :

a- Tính toán ứng suất tại đáy móng :

Aùp lực do tải trọng tính toán gây ra :

F

NTT TT

tb = ∑σ

TT tb

8,1.2,2

95,

TT min max,

W

MTT TT

tb ±σ

TT min max,

75,0.5,105,

II tbII −

σ để tính toán cốt thép

GVHG : Th.S Lê Xuân Mai 13 SVTH : Hoàng Phương Tùng

b - Tính diện tích cốt thép cho mặt cắt I–I :

Công thức : FI-I

a

0 a a

TT

h.R.m.9,0

M

≥

MTT I-I = 0,125 b(a-ac)2 TT

I tbI −

σ = 0,125 b(a-ac)2 TT

max

σ

= 0,125 180(220-50)2 24,12.10-1

= 1568403 ;KGcm Kết quả : FI-I

a 0,9.0,85.2000.70

1568403

=

= 14,64 ;cm2

Vậy chúng ta chọn 10Φ14 có Fa = 15,38 ;cm2

Khoảng cách giữa các thanh :

a = 21,11cm

9

5.2

200− =

, nên chọn a=210 ;mm

c - Tính diện tích cốt thép cho mặt cắt II–II :

Công thức : FII-II

a

0 a a

TT

h.R.m.9,0

M

≥

MTT II-II = 0,125 a(b-bc)2 TT

II tbII −

a 0,9.0,85.2000.70

5969700

=

= 55,74 ;cm2

Vậy chúng ta chọn 18Φ20 có Fa = 56,54 ;cm2

Khoảng cách giữa các thanh : a = 11,2cm

17

5.2

200− = , nên chọn a=110 ;mm

Cốt thép bố trí được thể hiện trên bản vẽ

I

Phương án II : Móng Cọc

I - Móng cọc đài thấp cho cột giữa :

1 - Vật liệu làm cọc :

Bê tông cọc Mac 250 có Rn = 110 kG/cm2

Rk = 8,3 kG/cm2

Cốt thép C I có Ra = 2000 kG/cm2

R’a = 2000 kG/cm2

Rad = Rax = 1600 kG/cm2

Cốt thép dọc chịu lực chọn 4φ16 có F = 8,04; cm2

2 - Chọn kích thước cọc :

Chọn cọc hình vuông có tiết diện 30 x 30; cm

Chiều dài của cọc là 7,5; m

Độ sâu chôn móng hm = 1,5; m, cách mực nước ngầm 1,5; m, nằm trong lớp á sét Móngchịu mômen lớn nên ngàm cọc vào đài bằng cách phá vỡ một phần bê tông đầu cọc để thépnhô ra là 35; cm và chôn thêm một đoạn cọc còn giữ nguyên vào đài cọc khoảng 15; cm Dùng tổ hợp bổ sung và tải trọng tính toán :

H

γ

∑

ϕ,γ : góc ma sát trong và dung trọng tại đáy đài

∑H :tổng lực xô ngang tính đến đáy đài

∑H = 6,2/1,2 + 1 = 6,167; T

b : bề rộng của đáy đài vuông góc với lực xô ngang, chọn b = 1,5; m

hmin = tg(45 – 22/2) 1,696,167.1,5= 1,012; m => 0,7 hmin = 0,708; m

Kết quả : chọn h = 1,5; m

4 - Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc và theo đất nền :

a - Theo vật liệu làm cọc :

Công thức : Pv = mϕ(mRRbFb + RaFa) (HD – ĐA – NM / 63)

m : hệ số điều kiện làm việc, m = 1

ϕ : hệ số uốn dọc, móng cọc đài thấp không xuyên qua than bùn chọn ϕ= 1

mR : hệ số điều kiện làm việc củabê tông,tiết diện cọc = 0,3x0,3m chọn mR = 1

Rb, Ra : cường độ chịu nén tính toán của bê tông và thép

Fb, Fa : diện tích tiết diện của bê tông và của cốt thép dọc

Kết quả : Pv = 1.1(1.1100.0,3.0,3 + 20000.8,04.10-4) = 110,67; T

b - Theo đất nền :

GVHG : Th.S Lê Xuân Mai 15 SVTH : Hoàng Phương Tùng

Mũi cọc tỳ lên lớp cát hạt trung ở trạng thái chặt vừa nên làm việc theo sơ đồ cọc masát Sức chịu tải của cọc theo đất nền được xác định theo công thức sau :

Pđ = m(mRRF + u∑

=

n 1

mfi : hệ số điều kiện làm việc của đất ở mặt bên của cọc, mfi =1

F : tiết diện mũi

u : chu vi tiết diện ngang cọc

li : chiều dày lớp đất thứ i tiếp xúc với cọc

fi : ma sát bên của lớp đất thứ i theo mặt xung quanh thân cọc

R : cường độ chịu tải của lớp đất dưới mũi cọc, tra bảng chọn R = 385; T/m2

Chia đất nền thành các lớp đồng nhất như trong hình vẽ trên Cường độ tính toán của masát xung quanh cọc và đất bao quanh fi tra bảng, nội suy có :

5 - Xác định sơ bộ diện tích của đáy đài :

Aùp lực tính toán giả định tác dụng lên đế đài do phản lực đầu cọc gây ra :

N

tb TT TT

γ

−

(N&M/316)

NTT : tải trọng tính toán xác định đến đỉnh đài

γtb : trọng lượng thể tích bình quân của đài và đất trên đài lấy γtb = 2; T/m3

n : hệ số vượt tải, n = 1,2

h : chiều sâu chôn đài

Kết quả : Fđ = 63,4685/,651,2/1−,22.1,5=1,43 m2

Sơ đồ xác định sức chịu tải của cọc

GVHG : Th.S Lê Xuân Mai 17 SVTH : Hoàng Phương Tùng

6 - Xác định số lượng cọc :

Trọng lượng sơ bộ của đài cọc và đất trên các bậc đài :

NđTT = n Fđ.h.γtb =1,2.1,43.1,5.2 = 5,148; TSố lượng cọc trong móng :

148,565,855,

Vậy chọn số cọc là nc = 4 cọc và chọn lại diện

tích đáy đài Fđ = 1,5x1,5; m2

Sơ đồ bố trí cọc trong mặt bằng

7 - Kiểm tra sức chịu tải của cọc :

a - Tải trọng tác dụng thẳng đứng :

2 i

max k , n d

x

x.Mn

N

∑Nd :tổng tải trọng thẳng đứng tính đến đáy đài

∑M : tổng mômen do tải tải trọng ngoài gây ra so với trục đi qua trọng tâm của

cáctiết diện cọc tại đáy đài

xmax

n,k : khoảng cách từ cọc chịu nén và kéo nhiều nhất đến trục đi qua trọng tâm

của các tiết diện cọc tại đáy đài

xi : khoảng cách từ cọc thứ i đến trọng tâm của các tiết diện cọc tại đáy đài Kết quả : Pmax,min = 4.0,52

5,0)1.5,12,6(4

148,565,

= 26,16; T = 19,23; T Vậy Pmax = 26,16; T≤ Pgh = 51,4; T

Pmin =19,23; T > 0 không có lực kéo nên không kiểm tra theo điều kiệnchống nhổ

b - Tải trọng tác dụng ngang :

Điều kiện : H0 ≤ Hng

H0 = 0,25

4

1n

Vậy :H0= 0,25; T ≤ Hng = 6; T nên thoả mãn điều kiện chống chuyển vị ngang

8 - Kiểm tra cường độ của nền đất dưới đáy móng khối quy ước :

Dùng tổ hợp cơ bản, tải trọng tiêu chuẩn (N015)

Ntc = 821,,250 =68,75 T

Mtc = 13,,25=2,91 T

Ntc = 11,,002 =0,83 T Giả thiết ta có móng khối quy ước ABCD với kích thứơc là Aqu, Bqu,Hqu

h4

h4

= (22.2,5 20.3 30.1,5) 5,710

7.4

Chiều dài và chiều rộng của đáy khối quy ước :

Aqu = Bqu = a + 0,3 + 2.l.tg(5,710)

= 1 + 0,3 + 2.7.tg(5,710) = 2,7; m

Chiều cao của khối quy ước :

Hqu = hm + L = 1,5 + 7 = 8,5; m

Sơ đồ đáy móng khối quy ước

GVHG : Th.S Lê Xuân Mai 19 SVTH : Hoàng Phương Tùng

8,5 7

1

1,5

5,71

2,7

Xác định trọng lượng của khối quy ước :

Trọng lượng của đất và đài cọc từ đáy đài trở lên :

N1 = Aqu Bqu hm γtb

= 2,7 2,7 1,5 2 = 21,87; T Trọng lượng của lớp đất á sét từ đáy đài đến hết lớp này

N2 = (F0 – 4Fc)( γ1h1 + γđn1h’)

= (2,72 – 4.0,32)(1,96.1,5 + 1,039.1) = 27,57; TTrọng lượng của lớp đất sét :

N3 = (F0 – 4Fc)γđn2.h2

= (2,72 – 4 0,32)1,037.3 = 21,56; TTrọng lượng của lớp cát hạt trung :

N4 = (F0 – 4Fc)γđn3.h3

= (2,72 – 4.0,32).0,98.1,5 = 10,19; TTrọng lượng của cọc :

N5 = 4Fchcγbt = 4.0,3.0,3.7.2,5 = 6,3; T

Vậy trọng lượng củakhối móng quy ước là :

Nqu= 21,87+ 27,57+ 21,56+10,19+ 6,3

= 87,49; T Tải trọng tiêu chuẩn ở đáy khối móng quy ước là :

Ntc = Ntc

0 + Nqu = 68,75 +87,49 = 156,24; TĐiều kiện kiểm tra :

tb = ∑σ

tc tb

7,72,2

24,

; T/m2

tc min max,

qu qu

tc 0

tc 0 d tb qu

tc d

H.QMW

±σ

=

±σ

tc min max,

5,8.83,091,2

9 - Kiểm tra độ lún của móng cọc :

Khi tính toán kiểm tra độ lún của móng cọc ta xem móng cọc như khối móng quy ước vàtính giống như với móng nông Tính lún theo phương pháp cộng từng lớp

Dùng tổ hợp cơ bản, tải trọng tiêu chuẩn

a - Aùp lực gây lún :

Pgl = σtctb −γ.Hqu = 21,43 – 2 8,5 = 4,4; T/m2

≈ 0,5; KG/cm2

b - Tính nén lún theo phương pháp cộng lún từng lớp :

Aùp dụng công thức : S = i i

n

1 0i

h.P.a

∑

Trong đó : hi _ chiều dày các lớp phân tố

Pi _ áp lực trung bình tại điểm giữa lớp thứ i, do áp lực Pgl sinh ra

a0i _ hệ số nén lún tương đối của lớp thứ i

a0i =

i 0

i

e1

=+

=+

=

; cm2/KG

c - Chiều dày các lớp phân tố :

Chọn hi = 1 m cho tất cả các lớp vì hi ≤ 0,4Bqu = 0,4 2,7 = 1,08; m

d - Tính và vẽ biểu đồ ứng suất do áp lực gây lún sinh ra tại các điểm :

gl i 0

)

+γ

=

σγ

i i m

tb

19,15

,135,25,1

98,0.5,1037,1.35,2.039,15,1.96,1l

l

i

i i

+++

++

Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng sau :

0100200300

1

00,761,542,31

1,0000,8160,4730,275

0,50,4080,2370,138

1,0121,071,121,22

0,01 2,817

Tại điểm thứ 3 (thuộc lớp 3) ta có P

Z

σ = 0,138 < 0,2σZγ = 0,2 1,22 = 0,224; KG/cm2 nênchỉ tính lún đến điểm thứ 3

n

1 0i

h.P.a

Á SÉT

SÉT

1,5

7 5,71

8,5