đồ án nền móng tham khảo

Đồ án nền móng tham khảo cho các bạn học ngành kỹ thuật xây dựng đây, Đồ án nền móng tham khảo cho các bạn học ngành kỹ thuật xây dựng đây,Đồ án nền móng tham khảo cho các bạn học ngành kỹ thuật xây dựng đây

Thuyết minh Đồ án nền móng

Nội dung thuyết minh:

A Các tài liệu dùng để thiết kế

B Thiết kế móng trong một khung

Phần 1 Thiết kế móng nông trên nền thiên nhiên

Phần 2 Thiết kế móng nông trên đệm cát

Phần 3 Thiết kế móng cọc

A tài liệu thiết kế

1 Nhiệm vụ đợc giao:

Tự lựa chọn một công trình để thiết kế phần móng Nội lực do tải trọng tínhtoán nguy hiểm nhất gây tại chân cột (đỉnh móng) Thiết kế phần móng côngtrình cho một khung theo 3 phơng án: Móng nông trên nền tự nhiên, nền nhântạo và móng cọc Sau đó chọn phơng án thích hợp nhất cho các móng còn lại

- Tài liệu tham khảo :

Giáo trình: “Nền và Móng các công trình dân dụng – công nghiệp”

Hớng dẫn đồ án Nền và Móng

(GSTS Nguyễn Văn Quảng – Trờng Đại Học Kiến Trúc Hà Nội)

Số liệu tính toán theo đề ra là:

- Độ lún tuyệt đối giới hạn: Sgh = 0,08 m

- Độ lún lệch tơng đối giới hạn: Sgh = 0,002

Phần I Móng nông trên nền tự nhiên

I Tài liệu thiết kế

(n là hệ số vợt tải n=1.1 1.5 lấy n=1.2)

 C1 : Ntc = 608(kN) ; Mtc =97.5(kN) ; Qtc = 73(kN)

2 Xử lý số liệu địa chất công trình:

Nền đất gồm 8 lớp, có số liệu địa chất nh bảng dới:

Lớp đất

Chiều dày (m)

Trọng lượng riờng tự nhiờn

w

 (kN/m 3 )

Trọng lượng riờng hạt

h

 (kN/m 3 )

Độ ẩm W

%

Giới hạn chảy

W L

%

Giới hạn dẻo

W P

%

Gúc

ma sỏt trong trong

II

 ( 0 )

Lực dớnh

II

c

(kPa)

Mụ đun biến dạng E (kPa)

Lớp 1: Đất trồng trọt, có chiều dày 0.5 m

Lớp 2: Đất sét 5 chiều dày 1.1m

- Tỷ trọng hạt : 26.9

2.69 10

h n

B  = 43 27

0.842 19

h n

B  = 38 26

0.632 19

h n

Vì : Id = 6% < 7% nên đây là loại đất cát pha

B  = 22 18

0.67 6



 Từ độ sệt B = 0.67 ta có trạng thái của

đất cát pha là trạng thái dẻo mềm

Lớp 5: Đất sét pha 4, chiều dày 3 m

- Tỷ trọng hạt : 2 68

10

8 26

) 3 0 1 ( 10 68 2 1 ) 1 (

B  = 0 0 571

14

22 30

h n

h n

III Chän vµ kiÓm tra kÝch thíc mãng

m2 = 1 đối với nhà khung.

Ktc = 1 vì chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo kết quả thí nghiệm trực tiếp đối với

IV Kiểm tra kích thớc sơ bộ đáy móng

a Theo điều kiện áp lực đáy móng:

áp lực tiêu chuẩn ở đế móng :

tc min max

l

e lb

Chọn chiều cao đài móng hm= 0.7(m) Độ lệch tâm của móng là:

tc tc

0 0 m

tc 0

Vậy móng đảm bảo điều kiện áp lực tại đáy móng

b Kiểm tra kích thớc móng theo điều kiện biến dạng.

gl zi i

oi

E

h E

tb

độ lún

Si (cm)1

P1 tt

Pmin tt

Pmax tt

400 25

900 2200

tt tt max

p - p

l

-= l

Lấy chiều cao móng hm=0.7m

Chiều cao làm việc của móng: h0 = 0.7- 0.035 = 0.665(m)

ltb = lc+h0 = 0.4 + 0.665=1.065(m)

d Kiểm tra chiều cao của móng theo điều kiện đâm thủng.

Giả thiết coi móng là bản conson ngàm tại mép cột, chịu phản lực đất po

- Cột đâm thủng móng theo hình tháp nghiêng về các phía góc 450, gần đúng coicột đâm thủng móng theo một mặt xiên góc 450 về phía pomax Điều kiện chống

đâm thủng không kể ảnh hởng của thép ngang và không có cốt xiên, đai, xiên:

P max tt

P min tt

P 1 tt

tt tt

tb

P P

tt tt max min

l P

e Tính toán cốt thép cho móng:

Cốt thép dùng cho móng chịu mômen do áp lực phản lực của đất gây ra Khitính momen ngời ta quan niệm cánh nh những conson đợc ngàm vào các tiết diệnqua chân cột

 Mô men tơng ứng với mặt ngàm I-I

Tho¶ m·n ®iÒu kiÖn 100a 200mm

VËy chän 1014 a180 cho tiÕt diÖn I-I

 M« men t¬ng øng víi mÆt ngµm II-II:

Tho¶ m·n ®iÒu kiÖn 100  a  200mm

VËy chän 1210 a190 cho tiÕt diÖn II-II

Bè trÝ thÐp nh h×nh vÏ díi ®©y

12Ø10 a190 10Ø14

PhÇn II Mãng n«ng trªn nÒn nh©n t¹o

I Tµi liÖu thiÕt kÕ

3 T¶i träng:

- TiÕt diÖn cét C3: b xh =25 x40(cm)

- T¶i träng tÝnh to¸n díi ch©n cét, têng:

4 Xử lý số liệu địa chất công trình:

Nền đất gồm 8 lớp, có số liệu địa chất nh bảng dới:

Loại đất

Chiều dày (m)

Trọng ợng riêng tự nhiên

l- w

(kN/m 3 )

Trọng ợng riêng hạt  h

l-(kN/m 3 )

Độ ẩm W (%)

Giới hạn chảy

W L

(%)

Giới hạn dẻo

W p

(%)

Góc masát trong

 ( 0 )

Lực dính C (kpa)

Môđun biến dạng E (kPa)

Lớp 1: Đất trồng trọt, có chiều dày 1.2 m

Lớp 2: Đất sét 5, chiều dày 2.5m.

- Tỷ trọng hạt : 2 69

10

9 26

) 37 1 ( 10 69 2 1 ) 1 (

B  = 0 476

21

27 37





Từ độ sệt B = 0.476 ta có trạng thái của

đất sét là trạng thái dẻo

Lớp 3: Đất cát pha 3, chiều dày 4 m

- Tỷ trọng hạt : 2 68

10

8 26

) 27 0 1 ( 10 68 2 1 ) 1 (

6

21 24

) 3 0 1 ( 10 68 2 1 ) 1 (

Vì : Id = 7%< 14% < 17% nên đây là loại đất sét pha

B  = 0 57

14

22 30





Từ độ sệt B = 0.57 ta có trạng thái của

đất sét pha là trạng thái dẻo mềm

Lớp 5: Đất cát pha 1, chiều dày 1.1 m

- Tỷ trọng hạt : 2 66

10

6 26

) 18 0 1 ( 10 66 2 1 ) 1 (

6

15 18





Từ độ sệt B = 0.5 Từ độ sệt B = 0.5 ta cótrạng thái của đất cát pha là trạng thái dẻo

Lớp 6: Đất cát pha 2, chiều dày 1.2m

- Tỷ trọng hạt : 2 65

10

5 26

) 22 0 1 ( 10 65 2 1 ) 1 (

B  = 0 667

6

18 22

) 23 0 1 ( 10 65 2 1 ) 1 (

) 18 0 1 ( 10 65 2 1 ) 1 (

II phơng án nền, móng.

- Tải trọng công trình khá lớn, lớp đất trên cùng là đất trồng trọt không có khảnăng chịu tải vì vậy tiến hành bóc bỏ lớp đất này Lớp đất thứ hai là đất sét dẻodày 2,5m khả năng chịu tải trọng kém, lớp thứ 3 là cát pha trạng thái dẻo khảnăng chịu tải trọng kém Từ lớp thứ 5 là các lớp đất cát pha, cát bụi khả năngchịu tải trọng khá Lớp đất dới cùng là cát hạt trung khả năng chịu tải tốt

Xem xét các phơng án móng nông trên nền nhân tạo:

* Phơng án móng nông trên nền gia cố cọc cát:

Lớp đệm cát đợc sử dụng có hiệu quả nhất khi lớp đất yếu ở trạng thái bãohoà nớc( sét nhão, sét pha nhão, cát pha bão hoà nớc, bùn, than bùn) và có chiềudày nhỏ hơn 3m

Sau khi thay thế lớp đất yếu nằm trực tiếp dới móng công trình đệm cát đóngvai trò nh một lớp chịu lực, có khả năng tiếp thu đợc tải trọng của công trình vàtruyền tải trọng đó xuống lớp đất thiên nhiên bên dới

Giảm bớt độ lún toàn bộ và độ lún không đều của công trình, đồng thời làmtăng nhanh quá trình cố kết của đất nền ( vì cát trong lớp đệm có hệ số thấm lớn)Làm tăng khả năng ổn định của công trình kẻ cả khi có tải trọng ngang tácdụng, vì cát đợc nén chặt sẽ tăng lực ma sát và tăng sức chống trợt

Kích thớc móng và chiều sâu chôn móng sẽ đợc giảm bớt, vì áp lực tính toán(sức chịu) của đất nền tăng

Phơng pháp thi công đơn giản, không đòi hỏi các thiết bị phức tạp

* Phơng án móng nông trên nền gia cố cọc cát:

Cọc cát làm nhiệm vụ nh giếng cát, giúp cho nớc lỗ rộng trong đất thoát ranhanh, nên làm cho quá trình cố kết của đất tăng lên và độ lún chóng ổn địnhhơn

Khi thi công cọc nền cọc cát thì trớc hết ống thép (tạo lỗ) đã bớc đầu làmgiảm thể tích đất, sau đó cát trong các lỗ đó lại tiếp tục nén chặt thêm Tức làlàm cho độ rỗng của đất giảm bớt, nớc lỗ rộng trong đất thoát ra và do dô làmcho cờng độ của đất nền cọc cát ( bao gồm cọc cát và đất giữa các cọc) đợc tănglên

Nền cọc cát đợc thi công một cách đơn giản với các vật liệu rẻ tiền ( cát thô,sản sỏi) nên giá thành thờng ít hơn các loại móng cọc và đệm cát Do những u

điểm nh vậy nên cọc cát thờng đợc dùng để gia cố nền đất yếu có chiều dày lớn( 3m)

Nhận xét: Điều kiện địa chất của nền đất đang xét cũng không quá yếu Các lớp

đất phía trên có khả năng chịu tải trung bình dày 9,5m (không kể lớp đất trồngtrọt) Xem xét về tính kinh tế, và điều kiện thi công ta chọn phơng án móng nôngtrên nền gia cố đệm cát

- Móng dạng đơn BTCT dới cột

- Các tờng chèn, bao che có thể dùng móng gạch hay dầm giằng để đỡ

- Các khối nhà có tải chênh lệch đợc tách ra bởi khe lún

IV CHọn và kiểm tra kích thớc móng

1 Chọn kích thớc sơ bộ:

Ký hiệu móng đơn dới cột C3 là M3

Tra bảng (Bảng 3-3 trang 29 sách HDĐA Nền và Móng-Nguyễn Văn Quảng) ờng độ tính toán quy ớc của cát làm đệm là: R0=400((kN))=400(kN/m2) Cờng

C-độ này ứng với b=1m, h=2m ở đây giả thiết b=1.5m, h=2m trong đú lớp tụn nềndày 0.45 (m) Cờng độ tính toán của cát tính theo công thức tính đổi quy phạm Khi h  2m:

1

1 1

1 1

b b K R

2 2 1

1 5 1 125 0 1

608

cm h

R

N F

l

e lb

h Q

7 0 88 5 97

1 2

244 0 6 1 5 1 1 2

2 min

Coi lớp đệm cát nh một bộ phận của đất nền, tức là đồng nhất và biến dạng tuyếntính Do đó có thể sử dụng đợc những công thức tính ứng suất và biến dạng của môn cơ học đất

II II y II

y tc

K

m m

+ Chiều sâu đáy móng quy ớc:

) ( 3 1

h h

+ Trọng lợng riêng trung bình của các lớp đất đến đáy đệm cát:

) / ( 6 17 35

1 2 1 45 0

35 1 6 18 2 1 17 45 0 5

' 3 2 1

' 3 3 2 2 1 1

h h h

h h

(1 , 2 , 3 trọng lợng riêng tự nhiên của lớp tụn nền , lớp đất thứ 1và lớp thứ 2

h1, h3, h3’: chiều dày của lớp đất tơng ứng xét đến đáy lớp đệm cát)

) ( 3 0 2

5 1 1 2

b l

tc y

d

N F







) ( 734 20 2 15 3 608

1 4

5

1

1 2

1 2

K gl

z o

.

m kN

) / ( 6 58 6 18 1 20

/ ( 02 187 5 128 6

g Kiểm tra chiều cao đệm cát theo điều kiện biến dạng.

Tra bảng quy phạm với cát thô vừa, chặt vừa đợc E=35000(kPa)=35000(kN/m2) Chia nến đất dới đế móng thành các lớp phân tố có chiều dày

0 ) / ( 77

.

1 5

2 2

gl zi i

oi

E

h E

tb

gl (T/m2)

i (cm)1

Vậy đất nền đảm bảo độ lún tuyệt đối Nh vậy kích thớc đáy móng và chiều dày

đệm cát lấy nh trên là đảm bảo Lấy góc  300

Pmax tt

400 25

850 2100

P1 tt

) /

( 75

2 31 2

2 70 3

.

39 3 2

) /

( 2

7 0

) /

( 3

3 93

1 2

2 44

0 6

1 1

2 5

1

73 0 6

1

2 min

ma x

2 min

2 max

0 min

max

m kN

P P

P

m kN

P

m

k N P

l e l

b N P

t t tt

l l

72 332 3 393 2

2 1

P

P

tt tt

tt

Kiểm tra chiều cao của móng theo kết cấu bê tông cốt thép chịu uốn:

b tr

tt tt o o

R l

l P L

0 4 0

1 2 01 363 85

Lấy chiều cao móng hm=0.7m

Chiều cao làm việc của móng:h0 = 0.7- 0.035= 0.665(m)

3 Kiểm tra chiều cao của móng theo điều kiện đâm thủng.

- Giả thiết coi móng là bản conson ngàm tại mép cột, chịu phản lực đất po

- Cột đâm thủng móng theo hình tháp nghiêng về các phía góc 450, gần đúng

coi cột đâm thủng móng theo một mặt xiên góc 450 về phía pomax Điều kiện

chống đâm thủng không kể ảnh hởng của thép ngang và không có cốt xiên, đai,

xiên:

P max tt

P min tt

P 1 tt

Diện tích gạch chéo ngoài đáy tháp đâm thủng ở phía có áp lực ptt

2.703.39315.0

min max

' 1

min max

' 1

m KN l

P P

l P

l

l P

P

P

tt tt

đt

đt tt

83 254 3 393 2

2

' max

4 Tính toán cờng độ trên tiết diện thẳng đứng – Tính toán cốt thép.

Cốt thép dùng cho móng chịu mômen do áp lực phản lực của đất gây ra Khitính mômen ngời ta quan niệm cánh móng nh những con son đợc ngàm vào cáctiết diện qua chân cột

 Mô men tơng ứng với mặt ngàm I-I

) ( 2 202 6

72 332 3 393 2

2

1 max 2

KNm

p p

L

b

M

tt tt

21 1 280000 665

0 9 0

2 202

3

cm m

R h

M

Fa

s o

42 1 1

'

mm m

Thoả mãn điều kiện 100  a  200mm

Vậy chọn 1212 a130 cho tiết diện I-I

 Mô men tơng ứng với mặt ngàm II-II:

Khoảng cách từ mép móng đến mép cột theo phơng cạnh ngắn là:

) ( 625 0 2

25 0 5 1

b b

2

75 231 625

0 1 2 2

2 1

*

cm m

Vậy chọn 810 a200 cho tiết diện II-II

8ỉ10 a200 12ỉ12

Phần III THIếT Kế Móng cọc

I.Tài liệu thiết kế

2.Xử lý số liệu địa chất công trình:

Nền đất gồm 8 lớp, có số liệu địa chất nh bảng dới:

Lớp đất

Chiều dày (m)

Trọng lượng riờng tự nhiờn

w

 (kN/m 3 )

Trọng lượng riờng hạt

h

 (kN/m 3 )

Độ ẩm W

%

Giới hạn chảy

W L

%

Giới hạn dẻo

W P

%

Gúc

ma sỏt trong trong

II

 ( 0 )

Lực dớnh

II

c

(kPa)

Mụ đun biến dạng E (kPa)

Lớp 9: Đất trồng trọt, có chiều dày 0.5 m

Lớp 10: Đất sét 5 chiều dày 1.1m

- Tỷ trọng hạt : 26.9

2.69 10

h n





   

B  = 43 27

0.842 19



 Từ độ sệt B = 0.842có trạng thái của đất

sét là trạng thái dẻo nhóo

Lớp 11: Đất sét 3chiều dày 1.3m

- Tỷ trọng hạt : 26.5

2.65 10

h n

B  = 38 26

0.632 19

h n

B  = 22 18

0.67 6



 Từ độ sệt B = 0.67 ta có trạng thái của

đất cát pha là trạng thái dẻo mềm

Lớp 13: Đất sét pha 4, chiều dày 3 m

- Tỷ trọng hạt : 2 68

10

8 26

) 3 0 1 ( 10 68 2 1 ) 1 (

B  = 0 0 571

14

22 30

h n

h n

3.Tiêu chuẩn xây dựng:

- Độ lún cho phép Sgh= 8 cm Chênh lún tơng đối cho phép  gh 0 2 %

L

S

( Tra

- Phơng pháp tính toán ở đây là phơng pháp hệ số an toàn duy nhất, lấy Fs

Thiết kế móng cọc cho cột C2 có tờng chèn Cột có tiết diện 0,3x0,5 m

- Lớp đất trên cùng là đất trồng trọt không có khả năng chịu tải vì vậy tiếnhành bóc bỏ lớp đất này

Sau đó đặt đài móng ở lớp thứ hai là đất sét 5

- Chọn chiều sâu đặt đáy đài: Độ sõu đế đài múng cọc đài thấp cần bảo đảmcho đài đủ chiều cao chịu lực, để đài khỏi bị trồi lờn trờn mặt đất, khụng làm hưhại nền múng cụng trỡnh lõn cận

Tớnh hmin- chiều sõu chụn múng yờu cầu nhỏ nhất:

17 45 ( 7

- Vật liệu sử dụng:

+ Đài móng: Dùng bê tông B15 có Rn = 850T/m2 ; Rk = 75T/m2

Dùng cốt thép nhóm AII có Rs = 28000 T/m2

+ Cọc: Dùng bê tông B15 có Rn=850 T/m2

Dùng cốt thép dọc nhóm AII có Rs = 28000 T/m2, đai dùng thép AI

- Tính toán cốt thép chịu mô men cho cọc khi vận chuyển và cẩu lắp:

Sau đây là sơ đồ tính toán cốt thép chịu mô men của cọc khi vận chuyển vàcẩu lắp:

M 2 a

Lớp bê tông bảo vệ cốt thép dọc abv = 0.025m Giả thiết a = 0.04m

Cọc đợc hạ xuống bằng búa Điêzen, không khoan dẫn Vì móng chịu mô men

khá lớn nên ta ngàm cọc vào đài bằng cách phá vỡ một phần bê tông đầu cọc cho

trơ cốt thép dọc trên đoạn 20  = 2014 = 280 mm và chôn cọc vào đài thêm

đoạn 10cm

3 2

6 ỉ6

(a = 50) (a = 100)

(a = 200) (a = 100)

(a = 50)

III Xác định sức chịu tải của cọc

1 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc.

Sức chịu tải trọng nén theo phơng dọc trục của cọc BTCT tiết diện đặc hình

lăng trụ xác định theo công thức: P vl   (R F b b R F a a)

Với:  là hệ số nén dọc,=1.0 vì cọc không xuyên qua lớp bùn

Rb, Ra cờng độ chịu nén tính toán của bê tông, của cốt thép

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

1 (850 x 0.3 0.00052 x 28000) 91.06 910.6

vl

2 Sức chịu tải của cọc theo cờng độ đất nền.

Ta xác định cờng độ của cọc theo cờng độ đất nền theo kết quả thí nghiệm

trong phòng.

Chân cọc tỳ lên lớp cát hạt trung chặt vừa nên cọc làm việc theo sơ đồ cọc ma

sát

) l.

f m U F R m

Chia đất nền thành các lớp đồng nhất ở đây zi và H tính từ cốt thiên nhiên

Cờng độ tính toán của ma sát giữa mặt xung quanh cọc và đất bao quanh fi đợc

tra theo bảng

Kd = 1.4 hệ số an toàn đối với đất

Sức chịu tải tính toán của cọc:

2)Trọng lợng của đài và đất trên đài

Ntt  tt0  ttd 2140 +88.9 = 2228.9(kN)

Số lợng cọc sơ bộ là

2228.9 895.8

5 Chọn sơ bộ chiều cao đài cọc:

Chiều cao đài hđ đợc chọn theo điều kiện chống chọc thủng ở đây có thể sơ

bộ chọn hđ từ điều kiện đáy tháp chọc thủng vừa trùm hết cạnh ngoài các cọcbiên Khi đó phản lực các cọc đều nằm trong đáy tháp chọc thủng, lực chọcthủng = 0  chiều cao đài thoả mãn

Khi đáy tháp chọc thủng trùm hết cạnh ngoài các cọc biên theo cạnh dài của cộtcó:

Chiều cao đài chọn sơ bộ:

hđ = h1 + h2 = 0.1 + 0.75= 0.85 m.Vậy Ta chọn chiều cao đài múng là0.85m

Với h1 là chiều sâu cọc ngàm vào đài

6 Kiểm tra điều kiện lực max truyền xuống cọc dãy biên

4 2 2

1

2281.68 420 35 0 9

tt tt

y max tt

 Thoả mãn điều kiện lực max truyền xuống cọc dãy biên

7 Kiểm tra nền móng cọc theo TTGH 2

Độ lún của nền móng cọc đợc tính theo độ lún của nền khối móng qui ớc abcd

Vậy thoả mãn điều kiện áp lực dới đáy móng quy ớc

b Kiểm tra điều kiện biến dạng

ứng suất bản thân của đất ở cao độ đáy lớp đất trồng trọt:

ứng suất bản thân của đất ở đáy lớp đất sột pha 4:

(kN)

bt z



(kN) btz

gl z

 Thoả mãn điều kiện độ lún tuyệt đối giới hạn

IV Tính toán độ bền và cấu tạo đài cọc