Thiết kế móng nhà công nghiệp trên khối đất đắp, chiều rộng của tường bt=0,5 (m) ,trọng lượng phân bố đều xuống đáy tường p=5,6 kGcm2

Bộ môn :Địa chất công trình Đồ án :Cơ học đất - nền móng Mở đầu Có thể nói , sự ra đời và phát triển của môn cơ học đất – nền móng gắn liền với lịch sử đấu tranh phát triển sản xuất

Trang 1

Bộ môn :Địa chất công trình Đồ án :Cơ học đất - nền móng

Mở đầu

Có thể nói , sự ra đời và phát triển của môn cơ học đất – nền móng gắn liền với lịch sử đấu tranh phát triển sản xuất của loài ng-ời Từ thời cổ đại , loài ng-ời

đã biết sử dụng đất vào mục đích xây dựng các công trình cho mình , nhằm phục

vụ các nhu cầu về đi lại , về ở , vui chơi giải trí Nh-ng để tạo nên đ-ợc một công trình thì b-ớc đầu tiên đóng vai trò quyết định là ta phải xây dựng đ-ợc phần móng của nó Bởi lẽ móng và bản thân nền có ổn định thì công trình bên trên mới tồn tại

và sử dụng một cách bình th-ờng Ng-ời thiết kế chỉ có thể chọn đ-ợc ph-ơng án nền móng đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và kinh tế khi có sự hiểu biết sâu sắc về cơ học đất , nền và móng , cũng nh- kỹ thuật thi công nền móng Chính vì vậy mà hai lĩnh vực cơ học đất – nền móng luôn có mối quan hệ chặt chẽ bổ chợ cho nhau

Là một kỹ s- địa chất công trình t-ơng lai , tôi cũng nh- toàn thể sinh viên của lớp ĐCCT-ĐKT.K49B đã và đang có điều kiện đ-ợc các thầy giáo thuộc bộ môn Địa chất công trình truyền đạt và giảng dạy những kiến thức về môn cơ học đất – nền móng

Theo ph-ơng châm : “ học đi đôi với hành’’ , nhằm phục vụ cho việc nâng cao hiểu biết và áp dụng vào tính toán thiết kế , tôi đ-ợc các thầy giáo giao cho đồ án cơ học đất - nền móng trong kỳ thứ II năm học 2007-2008

Đồ án của tôi ký hiệu IV3 với nội dung nh- sau :

(1) Thiết kế móng d-ới nhà công nghiệp trên khối đất đắp biết chiều rộng của t-ờng bt=0,5 (m) ,trọng l-ợng phân bố đều xuống đáy t-ờng p=5,6 kG/cm2 Các chỉ tiêu cơ lý của khối đất đắp cát pha : II=1,95 (T/m3) ; II=28o,

CII=0,16(kG/cm2) ; và đất nền là sét dẻo mềm có I=12o ; CI=0,28kG/cm2 (2) Xác định vùng biến dạng dẻo trong nền đất , qua đó đánh giá mức độ ổn

định của đất nền

(3) Xác định độ lún cuối cùng lớn nhất của móng trong khối đất đắp khi hệ số

nở hông của khối đất đắp tb=0,30 ; và hệ số rỗng tr-ớc khi đặt móng là 1= 0,70 ; và sau khi đặt móng là 2=0,67

Kích th-ớc nh- hình vẽ :

Trang 2

Hồ Duy Hùng –Lớp ĐCCT.K -2-

Bản đố án không những là điều kiện để tôi trau dồi , ôn luyện mở rộng thêm kiến thức mà nó còn là điều kiền để tôi tập làm quen dần với những đồ án tiếp theo lớn hơn , với yêu cầu cao hơn mà cụ thể là đồ án tốt nghiệp sau này

Do trình độ còn nhiều hạn chế nên bản đồ án này không thể tránh khỏi những sai

sót, rất mong đ-ợc sự chỉ bảo của các thầy giáo và sự góp ý của các bạn

Xin trân thành cám ơn !

Hà Nội , tháng 4 năm 2008

Sinh viên thực hiện :

Hồ Duy Hùng

H =8m

Trang 3

Phần I :

thiết kế móng

Thiết kế móng là một công việc phức tạp liên quan đến nhiều vấn đề Căn cứ

vào điều kiện của đất nền khi xây dựng công trình : bên d-ới là lớp sét dẻo mềm , lớp đất đắp bên trên là cát pha với chiều dày H= 8m Căn cứ vào đặc điểm của công trình khi xây dựng là một nhà công nghiệp chịu tải trọng phân bố đều p= 5,6 (kG/cm2) với chiều rộng bt= 0,5 (m) Tôi đi đến quyết định chọn loại móng nông ,

mà cụ thể là móng băng có độ cứng hữu hạn với chiều sâu chôn móng là h=1,5(m) Bởi nếu đặt móng vào lớp cát pha công trình sẽ đảm bảo ổn định hơn so với lớp sét dẻo mềm bên d-ới

Gọi :

* b là chiều rộng móng (m)

*PH là tải trọng tác dụng lên móng băng lấy cho 1(m) dài :

ta có : PH= 5,6.10.0,5 = 28 (T/m)

*G là trọng l-ợng móng và đất phủ trên móng :

G = F.h tb (T) (1)

Với : tb là khối l-ợng thể tích trung bình của vật liệu làm móng và đất

ở trên móng , tb = 2,2 (T/m3)

F là diện tích đáy móng , với móng băng thì  F  =  b 

*N là phản lực của nền tác dụng lên đáy móng , N= F.RH (T) (2)

Với :RH là sức chịu tải của nền đất đắp d-ới đáy móng băng :

RH=

tc

k

m

m1. 2 ( A.b II + B.h tb + cII.D) (T/m2) (3) Trong đó : cII là lực dính củakhối đất đắp cII= 0,16 (kG/m3)

A,B,D là các hệ số tra bảng phụ thuộc vào góc ma sát trong của khối đất đắp II=28o , ta có : A=0,98 ; B=4,93 ; D= 7,4

II là khối l-ợng thể tích của khối đất đắp , II= 1,95(T/m3)

m1 là hệ số điều kiện làm việc của nền , m1=1,1

m2 là hệ số điều kiện làm việc của công trình m2=1

ktc là hệ số tin cậy , lấy bằng 1,1

Trang 4

ta có : N= PH +G (4)

từ (1) ;(2) ;(3) ; (4) suy ra chiều rộng b của móng băng là nghiệm của ph-ơng trình : b2 + k1.b – k2 = 0

với : k1=M1.h + M2.

II II

c

 - M3.

II

tb

m

h



ta có m=1 , M1=





 25 , 0

cot g II II

=





 25 , 0

180

28 28

cot g

+2= 5,017

M2=4.cotg II=4.cotg28 = 7,523

M3= M1- 4 = 5,017- 4 = 1,017

 k1=11,977

k2 =

II

H

m

P M





95 , 1 1

28 017 , 1



=14,603 suy ra : b1=1,2 (thoả mãn) ; b2= - 13,09 (loại)

Chọn chiều cao móng băng hm= 0,75(m)  tg tk=

75 , 0

35 , 0

=0,47 Mặt khác , do móng băng có độ cứng hữu hạn có 1< tg tk<2 nên ta phải tăng kích th-ớc móng lên là b= 2,2 (m) ,thì tg tk= 1,13 (thoả)

Kiểm tra kích th-ớc móng ,ta có bgh= bt + 2.hm.tg gh = 0,5 + 2 0,75 tg gh

Suy ra bgh1= 2,0 (m) < b=2,2 (m) < bgh2=3,5 (m)

Ta có ứng suất trung bình d-ới đáy móng băng với chiều rộng b=2,2 (m) tính cho 1m dài là :

σtbH =

b

n b

P  t 

+ tb..h =

2 , 2

2 , 1 5 , 0

56  

+ 2,2 1,5 = 18,57 (T/m3) Sức chịu tải của nền đất đắp d-ới đáy móng :

RH =

tc

k

m

m1 2

( A.b II + B.h tb + cII.D) =

1 , 1

1 1 ,

1  ( 0,98.2,2.1,95 + 4,93.1,5.2,2 +1,6.7,4 ) = 32,31 (T/m2)

Vậy σtbH < RH do đó đã thoả mãn về điều kiện áp lực

Do 0,35 < hm= 0,75(m) < 0,9(m) nên tôi phải thiết kế 2 bậc Chiều rộng của bậc trên là C1=40(cm) ; chiều rộng của bậc thứ 2 là C2=45(cm) T-ơng ứng với chiều dày h1=40 (cm) , và h2=35 (cm) Vậy chiều rộng của móng băng là b= 2,2 (m)

Trang 5

Sau khi đã tính toán song chiều rộng móng thì phần thiết kế bố trí cốt thép vào trong móng cũng đóng vài trò không kém phần quan trọng D-ới tác dụng của tải trọng ngoài sẽ phát sinh phản lực nền gây uốn với trị số :

Q= σtbH.a.L

Với a là khoảng cách từ mép t-ờng ra mép móng , a= 0,85(m) , L = 1 (m)

Suy ra Q= 18,57 0,85.1 = 15,78 (T)

Chọn bê tông mác 200 kG/cm2 thì Rn=1000 (T/m2) do đó :

C-ờng độ kháng cắt cho phép của bê tông : Rcf = 0,18.1000 =180 (T/m2) , nên chiều dày hoạt động móng :

Ho = hm – i = 0,75- 0,04 = 0,71 (m) 

L R m

Q

cf 

78 , 15



 = 0,09 (m) (thoả mãn)

Với i = 0,04 (m) là chiều dày lớp bê tông phủ cốt thép

Mô men uốn quanh mép móng :

M = Q.a/2 = 15,78 0,85/2 = 6,71 (Tm)

Tổng diện tích cốt thép chịu lực tính cho 1m dài móng băng là :

Fa=

o a

m m

M



 = 0 , 9 1 27000 0 , 96

71 , 6



-4 (m2) = 2,88 (cm2)

Với cốt thép chọn là loại AII thì Ra là c-ờng độ chịu kéo cho phép của cốt thép là

27000 (T/m2)

m là hệ số làm việc từ 0,9 đến 1

ma là hệ số làm việc của cốt thép : 0,9 đến 1

chọn thép chịu lực là thép Ф10

Số l-ọng thanh cốt thép trên1m dài móng là :

n =

a

f

F

=

4 14 , 3

88 , 2

2

d



=

4

1 14 , 3

88 , 2

2



 4 (thanh)

Khoảng cách giữa các thanh chịu lực:

C= (L- 0,04)/(n-1) = (1-0,04)/ (4- 1)= 0,32(m) = 32 (cm)

Cốt đai chọn Ф6 , chọn b-ớc cốt đai : u = 22 (cm)

Số thanh cốt đai trên mặt cắt ngang móng là:

n1= (b-2.i)/ u = (220 –2.4)/22  10 (thanh)

Cấu tạo móng nh- sau :

Trang 6

Phần II :

Xác định vùng biến dạng dẻo trong nền đất -

đánh giá mức độ ổn định của đất nền

Nh- đã biết , khi tải trọng ngoài tác dụng lên nền đất tăng dần thì đến một lúc

nào đó nền sẽ hình thành những khu vực biến dạng dẻo , tức là ở đó đất bị phá hoại

(τ>σ tg  +c)

Theo điều kiện cân bằng giới hạn của Mor-Renkin viết cho đất dính :

Sin2θmax=  

2 2

cot 2

4









g c

y z

yz y

z





thì đất sẽ ở trạng thái cân bằng giới hạn khi góc lệch θ bằng góc ma sát trong của

đất I Do đó , để xác định vùng biến dạng dẻo trong nền đất cần phải tìm những

điểm mà ở đó có θmax  I rồi nối chúng lại với nhau Ta có tải trọng lớn nhất của

khối đất đắp ( tính bằng trọng l-ợng cột đất ) là :

h 2

h 1

h m

h

a

b

P

Trang 7

P1= II H = 1,95 8 = 15,6(T/m2)

Tải trọng do công trình bên trên và phần gia tăng tải khi xây dựng công trình gây

ra đối với nền đất :

P2=

b

n b

P  t 

+ ( tb - .II ).h =

2 , 2

2 , 1 5 , 0

56  

+( 2,2 – 1,95 ) 1,5 = 15,65 (T/m2) Vậy tải trọng tác dụng lên đất nền ta sẽ chia làm 4 hình :

Hình (1) : là tải trọng của khối đất đắp hình chữ nhật gây ra : P1=15,6(T/m2) Hình (2) và (3) : là tải trọng của khối đất đắp hình tam giác gây ra:

Pmax= P1=15,6(T/m2)

Hình (4) : là tải trọng của phần công trình bên trên và phần tăng tải khi xây dựng móng so với đất đắp gây ra với đất nền : P2=15,65 (T/m2)

Bảng tính các thành phần ứng suất do tải trọng hình (1)gây ra cho đất nền với b1=12 (m)

σz/p σy/p τzy/p σz σy τzy

0

tải trọng (T/m2)

Điểm

tính

các hệ số các thành phần ứng suất y/b1 z/b1

Trang 8

0.75

các thành phần ứng suất

Điểm

tính y/b1 z/b1

các hệ số

0.25

0.5

Trang 9

Điểm

tính y/b1 z/b1

các hệ số

1

1.17

các thành phần ứng suất tải trọng

(T/m2)

σz σy τzy

Bảng tính các thành phần ứng suất dohình (2) gây ra với b2=8m

Điểm

tính z/b2 y/b2 σz/p y'/b2 σy/p τzy/p các thành phần ứng suất tải trọng

(T/m2)

Trang 10

Hồ Duy Hùng –Lớp ĐCCT.K49B -10-

σz σy τzy

3.5

σy/p y'/b2

Điểm

tính z/b2 y/b2

các thành phần ứng suất tải trọng

(T/m2)

τzy/p

σz/p

Trang 11

Hồ Duy Hùng –Lớp ĐCCT.K49B -11-

σz σy τzy

σz/p y'/b2

Điểm

(T/m2)

σy/p τzy/p các thành phần ứng suất tải trọng

(T/m2)

Điểm

tính z/b2 y/b2

Trang 12

Điểm

(T/m2)

Trang 13

Bảng tính các thành phần ứng suất do tải trọng hình (4)gây ra cho đất nền

2.73

Điểm

1.36

0

Trang 14

Bảng tính các thành phần ứng suất do tải trọng hình (4)gây ra cho đất nền

ứng với tải trọng P2 =15,65(T/m2) và b =2.2 (m)

Điểm

các hệ số

5.185

4.444

các thành phần ứng suất

4.09

2.73

Trang 15

Điểm

tính σz(T/m2) σy(T/m2) τyz(T/m2) sin2θ sinθ θ(độ)

10 11.2058 0.9984 1.4976 0.076138 0.2759317 16.018

23 15.8546 5.7408 5.1168 0.090063 0.3001046 17.464

26 12.2822 1.7784 2.9952 0.089545 0.2992414 17.412

27 11.0186 1.1544 2.4336 0.081538 0.2855492 16.592

35 17.6392 8.6137 2.0778 0.035683 0.1888985 10.888

36 16.6185 9.4707 2.9197 0.030982 0.1760167 10.138

37 15.4646 9.7827 3.6841 0.032521 0.1803369 10.389

39 14.0289 7.7381 8.4282 0.139829 0.3739376 21.959

40 13.2947 6.4116 8.7365 0.166281 0.4077763 24.065

Bảng tính tổng các thành phần ứng suất của các hình gây ra tại

Trang 16

Điểm

tính σz(T/m2) σy(T/m2) τyz(T/m2) sin2θ sinθ θ (độ)

48 6.7704 0.8892 2.3244 0.048594 0.220441 12.735

49 6.3336 0.8892 2.3244 0.045477 0.213254 12.313

50 5.8812 0.8892 2.1684 0.039868 0.199669 11.518

51 5.2708 0.8892 2.0124 0.033496 0.183019 10.546

52 15.0424 9.0032 3.4194 0.032778 0.181048 10.431

53 15.0033 8.6595 5.0725 0.057241 0.239251 13.842

54 13.499 8.5191 6.3205 0.078911 0.280911 16.315

55 12.5877 7.489 6.2576 0.084736 0.291094 16.923

56 11.8917 6.8801 6.0538 0.084345 0.290423 16.883

57 11.0327 6.1308 5.8817 0.085782 0.292885 17.031

58 9.987 4.602 5.1792 0.081329 0.285183 16.57

59 9.7272 3.666 4.5552 0.075814 0.275343 15.982

60 8.8311 2.4804 3.7128 0.067317 0.259454 15.038

61 7.6284 1.5288 2.7456 0.053433 0.231155 13.365

62 7.2696 1.3728 2.7456 0.05303 0.230281 13.314

63 6.9108 1.2168 1.0452 0.030954 0.175939 10.133

64 6.2364 1.0608 1.014 0.027296 0.165217 9.5098

65 6.1776 0.9828 0.9984 0.027585 0.166088 9.5604

66 5.1988 8.7536 1.7658 0.01546 0.124338 7.1425

67 5.4333 7.0371 1.9057 0.011347 0.106524 6.115

68 5.9486 6.9123 2.2489 0.013763 0.117317 6.7373

69 6.1761 5.9914 2.6228 0.018572 0.136279 7.8326

70 6.3849 5.4449 2.2622 0.014651 0.121039 6.9521

71 6.2747 5.1324 3.1517 0.028789 0.169674 9.7689

72 6.4926 4.7892 3.2136 0.031222 0.176698 10.177

73 6.6632 4.134 3.4632 0.039407 0.198511 11.45

74 6.7719 2.8548 3.1512 0.042547 0.20627 11.904

75 6.1776 1.9344 2.8392 0.042315 0.205707 11.871

76 1.8292 6.8348 -2.805 0.046114 0.214741 12.4

77 2.7501 6.2883 -1.7135 0.019376 0.139199 8.0015

78 3.3278 6.1479 -0.6215 0.007401 0.086029 4.9352

79 3.7425 5.8042 0.236 0.003472 0.058923 3.378

80 4.2945 5.3981 0.8278 0.003048 0.055207 3.1648

81 4.3715 4.8672 1.3421 0.005883 0.076702 4.399

82 4.7142 4.2588 1.794 0.010485 0.102398 5.8772

83 4.9784 3.8064 2.2464 0.017466 0.13216 7.5944

84 5.3679 2.9328 2.3868 0.02392 0.154662 8.8971

85 5.1012 1.9812 2.262 0.027023 0.164388 9.4616

Bảng tính tổng các thành phần ứng suất của các hình gây ra tại

các điểm trong đất nền và trị số góc lệch θ t-ơng ứng

Độ lớn nhất của vùng biến dạng dẻo xác định đ-ợc là :hmax=31 (m)

Vùng biến dạng dẻo đ-ợc thể hiện bằng hình vẽ :

Trang 17

Phần III :

tính độ lún cuối cùng lớn nhất trong lớp

đất đắp

Nh- đã biết ,đối với đất loại sét và đất loại cát khi chịu tác dụng của lực ngoài

thì đất sẽ bị phá huỷ kết cấu Đầu tiên đất đ-ợc nén chặt lại , độ lỗ rỗng giảm , mật độ hạt rắn trong một đơn vị thể tích đất tăng lên Tính chất đó đ-ợc gọi là khả năng biến dạng của đất , và để đánh giá cho khả năng biến dạng này ng-ời ta dùng chỉ tiêu về tính nén lún của đất Chính vì vậy mà việc xác định biến dạng lún cho mỗi công trình có ý nghĩa rất quan trọng

Để tính độ lún cuối cùng cho công trình tôi thiết kế móng , tr-ớc hết tôi đi xác

định hệ số nén lún a ( theo định luật nén lún ) Ta có : a =

1 2

2 1

P

P 

 



Với 1= 0,7 ; 2= 0,67 lần l-ợt là các hệ số rỗng tr-ớc và sau khi đặt móng

P1= II h = 1,95 1,5 =2,93 (T/m2) = 0,293 (kG/cm2) ,là tải trọng ứng với tr-ớc khi xây dựng công trình tại độ sâu đặt móng

P2=

b

n b

P  t

+ tb.h =

2 , 2

2 , 1 5 , 0

56  

+ 2,2 1,5 =18,57 (T/m2) =1,857 (kG/cm2) , là tải trọng phân bố d-ới đáy móng sau khi xây dựng công trình

Do đó a =

1 2

2 1

P

P 

 



=

293 , 0 857 , 1

67 , 0 7 , 0



= 0,019 (cm2/kG)

Hệ số nén lún t-ơng đối ao=

1

1

a

=

7 , 0 1

019 , 0

2/kG)

Chiều dày lớp t-ơng hs khi xác định độ lún cuối cùng ứng với tb=0,3 và l/b >10 (vì

là móng băng): hs=A ob =3,12 2,2 =6,86 (m)

Suy ra độ lún cuối cùng lớn nhất (có kể đến hệ số v-ợt tải)đ-ợc tính theo ph-ơng pháp lớp t-ơng đ-ơng :

S = aoPgl hs= ao( P2-P1) hs= 0,011.(1,857- 0,293) 686 =11,8(cm)

Vậy độ độ lún cuối cùng S = 11,8 cm nằm trong giới hạn cho phép (Sgh =15 cm)

Định dạng
Số trang	20
Dung lượng	361,35 KB