Thiết kế móng dưới cột hoặc dưới trụ theo 2 phương án móng nông và móng cọc đài thấp

Tính toán móng nông theo trạng thái giới hạn thứ II : Xác định kích thước móng theo trạng thái giới hạn thứ II.. Tình hình địa chất của nền đất: Theo tài liệu khảo sát ta thấy : - Lớp

KHOA XÂY DỰNG THỦY ĐIỆN - THỦY LỢI

-o0o -ĐỒ ÁN MÔN HỌC

NỀN MÓNG

GVHD : LÊ XUÂN MAISVTH : VÕ KHẮC MINHLỚP : 97X2C

* Yêu cầu : Thiết kế móng dưới cột hoặc dưới trụ theo hai

pương án móng nong và móng cọc đài thấp theo các số liệu sau:

1 Tải trọng tính toán ở mặt móng:

Tỷtrọng()

CTC(kg/cm

3)11

2,66

1,911,901,92

313828

36

48 3028 1917

28

0.110,200,06

3 Kết quả thí nghiệm nén :

N0 Lớp đất

HỆ SỐ RỔNG ỨNG VỚI ÁP LỰC P =

(kg/cm2)Hệ số

rổngtự nhiên

0,8310,9610,773

0,6150,745

0, 543

0,5980,5860,495

0.5700,5150,480

0,5600,5000,478

- Mựcnước ngầm cách mặt đất tự nhiên 3 (m)

- Độ lún ổn định giới hạn [S] = 12 (cm)

- Lớp đất cuối cùng có chiều dày vô cùng

67 , 2 31 01 , 0 01 , 0

30 31

d W W

W W

lực yếu

2 Lớp thứ hai : Lớp Sét

1 , 068 0 , 8

961 , 0

7 , 2 38 01 , 0 01 , 0

28 38

d W W

W W

3 Lớp thứ ba : Lớp Cát hạt trung

773 , 0

66 , 2 28 01 , 0 01 , 0

A MÓNG GIỬA

I Tính toán móng nông theo trạng thái giới hạn thứ II :

Xác định kích thước móng theo trạng thái giới hạn thứ II

1 Xác định tải trọng tác dụng lên đỉnh móng :

Theo đề bài ta có các tải trọng tác dụng lên đỉnh móng vớitổ hợp tải trọng cơ bản :

2 Tình hình địa chất của nền đất:

Theo tài liệu khảo sát ta thấy :

- Lớp thứ nhất là lớp Á cát bảo hòa nước ở trạng thái dẻonên khả năng chịu lực yếu

- Lớp thứ hai là lớp Sét ẩm ở trạng thái nửa cứng, khả năngchịu lực yếu

- Lớp thứ ba là lớp Cát hạt trung bảo hòa nước, có khả năngchịu lực tốt

3 Chọn chiều sâu chôn móng :

Từ số liệu địa chất ta có mực nước ngầm nằm sâu 3 (m).Lớp đất thứ nhất là lớp Á cát bảo hòa nước có chiều dày 5 (m)và với tait trọng NTT = 87 (T) nên ta chỉ cần chọn chiều sâu chônnóng hm = 2,5 (m)

4 Xác định kích thước của đáy móng :

Xác định kích thước của đáy móng sao cho với chiều sâu chônmóng hm = 2,5 (m) đủ lớn để điều kiện biến dạng được đảmbảo

S S

S S

Để tính độ lún S tương đối chính xác khi chịu tải trọng côngtrình tác dụng lên móng truyền xuống, đất nền xuất hiện ứngxuất phụ thêm Nếu tải trọng càng lớn đến một trị số nào đóthì lúc náy quan hệ giửa  và  là quan hệ bậc cao tức là lúc đóxuất hiện biến dạng dẻo dưới đáy móng của lớp đất nền.Vùng biến dạng dẻo này từ cục bộ sẽ phát triển dần lên vàsẽ gây phá hoại đất nền khi ta tiếp tục tăng tải Để ứng suấtxuất hiện trong đất giảm thì khi ứng với tải trọng nhất định thìkích thước đáy móng phải đủ lớn để không cho vùng biến dạngdẻo dưới đáy móng kông thể phát triển rộng thêm Theo quyphạm thì ứng suất tại đái móng phải khống chế sao cho vùngbiến dạng dẻo chỉ phát triển đến một chiều sâu 1/4b và lựcgiới hạn trung bình ứng với độ sâu vùng biến dạng dẻo đó làáp lực tiêu chuẩn của đất nền RTC

Vậy ứng suất dưới đáy móng Tb  RTC thì mới có thể xembiến dạng ứng suất của đất nền là tuyến tính

Vậy kích thước của đáy móng phải đủ lớn sao cho ứng suấtdưới đáy móng phải thỏa mản điều kiện sau :

đ

Tb  RTC (1) đ

max  RTC (2) Trong đó Tb m

TC đ

F = a  b : Diện tích đáy móng

Tb : Dung trọng của đất và vật liệu dùng làmmóng

h M C

M h M k

TC

m Tb TC

m

3 2

3 2

1 1









m : Hệ số điều kiện làm việc m = 1

 : Dung trọng của đất trên đáy móng  = 1,91 (g/cm3) = 1,91(T/m3)

Với  = 190 tra bảng ta có

M1 = 6,12 ; M2 = 11,62 ; M3 = 2,12 ;

, 14 )

(

29 , 50 91 , 1 6 , 1 1

5 , 72 12

, 2

44 , 16 91 , 1

5 , 2 2 12 , 2 91 , 1

1 , 1 62 , 11 5 , 2 12 , 6

2 3

2 1

b f K K

Choün b = 1,8 (m)  a = 2,9 (m)

+ Aïp lỉûc trung bçnh âạy 

TC m

TC

m Tb

TC â

Tb

DC Bh

Ab m R

m T h

F N

) / ( 72 , 12 5 , 2 2 0 , 3 9 , 1

5 ,

ex F

N TC â

, 1

) ( 44 , 10

) / ( 00 , 15

) 179 , 0 1 ( 72 , 12 ) 0 , 3

0897 , 0 6 1 ( 0 , 3 9 , 1

5 , 72 0

0897 , 0 5

, 72

5 , 2 2 5 , 1

2 min

max

2 min

2 max

min max

m T R

Tm

m T

ey

N

h Q M

N

M ex

TC â

â â â

TC m Tc TC TC

0 , 912

831 , 0 1

1 ) 1 67 , 2 ( 1

) 1 (

) 1

1 ) 1 7 , 2 ( 1

) 1 (

) 2

1 ) 1 66 , 2 ( 1

) 1 (

) 3 (

Âäüsáu(m) l/b z/b=z/1 kg

Ta có Si = 10,82 cm < [S] = 12 cm Thỏa mản yêu cầu.

II Tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ nhất :

Mục đích là đảm bảo cường độ và ổn định cho công trỉnh

trong mọi tình huống bất lợi nhất dưới tác dụng của tải trọng

công trình, công trình có thể bị phá hoại do không có đủ sức chịutải hoặc bị trượt trên mặt nền,vì thế khi tính toán nền theotrạng thái giới hạn thứ nhất ta phải dùng đến các trị số củatải trọng tính toán

N

m Tb

TT TT

đ TT đ

90 , 23 3

0897 , 0 6 1 3 9 , 1

5 , 115

) ( 5 , 115 5 , 2 3 9 , 1 2 87

) 6 6 1 (

2 )

( min max

) ( min max

m T

T Fh

N N

b

ey a

e F

N

TT đ

m Tb TT TT đ

TT đ TT đ

m : hệ số điều kiện làm việc lấy m = 1

x : chiều sâu vùng biến dạng dẻo tính từ mép đáy móng,

theo qui phạm

x  (0;b) ; chọn 0 , 95

2

9 , 1





TT đ

TT TT

đ N

T f N

f : hệ số ma sát tính toán giửa móng và nền đất vì lớpthứ nhất là á cát nên lấy f = 0,35

3 Kiểm tra về ổn định qay :

 k

M

M K

xung quanh BC bỏ qua lực dính xung quanh móng ta có

95 , 247 8

, 7

) ( 8 , 7 5 , 2 4 , 2 8 , 1

) ( 95 , 247 2

3 9 , 1 87 2

m TT TT lật

TT Giữ

M M

Tm h

Q M M

Tm F

N M

Vì vậy mống này ổn định về chống quay

III Tính toán kết cấu móng :

r = 20 , 26 (T/m2 )

b a

+ Móng sẽ bị phá hoại

- Móng sẽ bị chọc thủng trực tiếp tại chân cột hoặc chântường

- Móng sẽ bị phá hoại theo mặt phẳng nghiên

- Móng bị đứt gảy tại đáy móng do phản lực nền

Nhìn chung trong ba trường hợp này thì móng ít xảy ra theotrường hợp thứ nhất mà thường xảy ra theo hai trường hợp sau.Như vậy khi tính kết cấu móng tức là sau khi đả xác định đượcdiện tích của đáy móng thì cần phải xác định chiều dày của đáymóng đẻ cho móng không bị phá hoại theo một trong ba trườnghợp trên

1 Xác định chiều cao của móng theo điều kiện uốn : Phải thỏamản điều kiện

R ku

W

M



W : mômen chống uốn tại tiết diện tính toán

Rku : cường độ kéo uốn của vật liệu làm móng

ku c

R

r a a

r = 20,26 (T/m2)

65

26 , 20 ) 4 , 0 3 ( 66 ,

Chon chiều cao của móng h = 0,1 (m)

2 Xác định chiều cao của móng đảm bảo độ bền chống cắt :

) ( 65 3

2 ) 2 2 , 0 4 , 0 ( 2 ) 2 2 , 0 )(

2 4 , 0 ( 26 , 20 87

) / ( 65

3

2 ) 2 (

2 ) 2 )(

2 (

2

I h h

h h

m T R

R

R h h b a h

b h a r N

bz R

Q

m m

m m

ku kch

kch m m c c m

c m c TT

, 19

1 65 3

2 ) 1 2 2 , 0 4 , 0 ( 2 ) 1 2 2 , 0 )(

1 2 4 , 0 ( 26 , 20 87

) ( 65 3

2 ) 2 2 , 0 4 , 0 ( 2 ) 2 2 , 0 )(

2 4 , 0 ( 26 , 20 87

Thỏa màn yêu cầu Chọn hm = 1,0 (m)

3 Tính cốt thép cho móng :

a) Theo phương cạnh dài:

) ( 61 , 15 2400 965

, 0 9 , 0

10 53 , 32

) / ( 2400

; ) ( 965 , 0 ) ( 5 , 96 5 , 3 100 5 , 3

9 , 0

53 , 32 ) 4 , 0 3 ( 9 , 1 26 , 20 125 , 0 ) (

125 , 0

2 3

2 0

0

2 2

cm F

cm kg R

m cm

h h

R h

M F

a a b r M

I I

ct

ct ct

I I I

I

ct

c I

, 0 9 , 0

10 96 , 21

) / ( 2400

; ) 5 96 , 0 ) ( 5 , 96 5 , 3 100 5 , 3

9 , 0

96 , 21 ) 2 , 0 9 , 1 ( 3 26 , 20 125 , 0 ) (

125 , 0

2 3

2 0

0

2 2

cm F

cm kg R

m cm

h h

R h

M F

b b a r M

II II ct

ct ct

I I II

II ct

c II

32 , 78 ( )

9

5 , 2 2 300

Chiều dài mổi thanh là l1= 1900 - 50 = 1850 (mm)

B MÓNG BIÊN

I Tính toán móng nông theo trạng thái giới hạn thứ II :

Xác định kích thước móng theo trạng thái giới hạn thứ II

1 Xác định tải trọng tác dụng lên đỉnh móng :

Theo đề bài ta có các tải trọng tác dụng lên đỉnh móng vớitổ hợp tải trọng cơ bản :

2 Chọn chiều sâu chôn móng :

Tương tự như cột giửa chọn chiều sâu chôn nóng hm = 2,5(m)

3 Xác định kích thước của đáy móng :

Phương trình để xác định bề rộng của móng

h M C

M h M k

TC

m Tb TC

m

3 2

3 2

1 1









m : Hệ số điều kiện làm việc m = 1

 : Dung trọng của đất trên đáy móng  = 1,91 (g/cm3) = 1,91(T/m3)

Với  = 190 tra bảng ta có

, 16 )

(

58 , 40 91 , 1 6 , 1 1

5 , 58 12

, 2

44 , 16 91 , 1

5 , 2 2 12 , 2 91 , 1

1 , 1 62 , 11 5 , 2 12 , 6

2 3

2 1

b f K K

Chọn b = 1,8 (m)  a = 2,9 (m)

+ Aïp lực trung bình đáy 

TC m

TC

m Tb

TC đ

Tb

DC Bh

Ab m R

h F

21 , 16 5 , 2 2 9 , 2 8 , 1

5 , 58

Với  = 190 tra bảng ta có

A= 0,47 ; B = 2,89 ; D = 5,485 ; C TC = 1,1 (T/m2)

 R TC = 1(0,471,8 + 2,892,5)1,91 + 5,4851,1 = 21,45 (T/m2)

ey a

ex F

N TC â

, 1

) ( 42 , 9

) / ( 99 , 12

) 159 , 0 1 ( 21 , 11 ) 9 , 2

077 , 0 6 1 ( 9 , 2 8 , 1

5 , 58 0

077 , 0 5

, 58

2 5 , 1 5 , 1

2 min

max

2 min

2 max

min max

m T R

Tm

m T

ey

N

h Q M

N

M ex

TC â

â â â

TC m Tc TC TC

58 , 5 46 , 8 ( / )

2

2 , 0 7 , 1 2

y

y 0

1,8 m

N TT

N M Q

b) Xác định ứng suất gây lún và độ lún của móng:

+ Ứng suất gây lún

Ta có S = 11,63 cm < [S] = 12 cm, thỏa mản yêu cầu

II Tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ nhất :

2 ,

N

m Tb

TT TT

đ TT đ

83 , 21 9

, 2

077 , 0 6 1 9 , 2 8 , 1

3 , 98

) ( 3 , 98 5 , 2 9 , 2 8 , 1 2 2 , 70

) 6 6 1 (

2 )

( min max

) ( min max

m T

T Fh

N N

b

ey a

e F

N

TT đ

m Tb TT TT

đ

TT đ TT đ

m : hệ số điều kiện làm việc lấy m = 1

x : chiều sâu vùng biến dạng dẻo tính từ mép đáy móng,

theo qui phạm

x  (0;b) ; chọn 0 , 9

2

8 , 1

, 1 83 , 15

83 , 21

45 , 18

) ( min max

) (

đ

gh TT

đ Tb

) ( 3 ,

98 T N

T f N TT đ

TT TT

6 Kiểm tra về ổn định qay :

 k

M

M K

xung quanh BC bỏ qua lực dính xung quanh móng ta có

22 , 183 3

, 6

) ( 3 , 6 5 , 2 8 , 1 8 , 1

) ( 22 , 183 2

9 , 2 8 , 1 2 , 70 2

m TT TT lật

TT Giữ

M M

Tm h

Q M

M

Tm F

N M

Vì vậy mống này ổn định về chống quay

III Tính toán kết cấu móng :

r = 18 , 45 (T/m2 )

b a

+ Móng sẽ bị phá hoại

- Móng sẽ bị chọc thủng trực tiếp tại chân cột hoặc chântường

- Móng sẽ bị phá hoại theo mặt phẳng nghiên

- Móng bị đứt gảy tại đáy móng do phản lực nền

Nhìn chung trong ba trường hợp này thì móng ít xảy ra theotrường hợp thứ nhất mà thường xảy ra theo hai trường hợp sau.Như vậy khi tính kết cấu móng tức là sau khi đả xác định đượcdiện tích của đáy móng thì cần phải xác định chiều dày của đáymóng đẻ cho móng không bị phá hoại theo một trong ba trườnghợp trên

4 Xác định chiều cao của móng theo điều kiện uốn : Phải thỏamản điều kiện

R ku

W

M



W : mômen chống uốn tại tiết diện tính toán

Rku : cường độ kéo uốn của vật liệu làm móng

ku c

R

r a a

Chọn mác bêtông 200 tra bảng ta có Rku = 6,5 (kg/cm2) = 65 (T/

Chon chiều cao của móng h = 0,9 (m)

5 Xác định chiều cao của móng đảm bảo độ bền chống cắt :

m m

m m

ku kch

kch m m c c m

c m c TT

k

h h

h h

m T R

R

R h h b a h

b h a r N

bz R

Q

65 3

2 ) 2 2 , 0 4 , 0 ( 2 ) 2 2 , 0 )(

2 4 , 0 ( 45 , 18 2 ,

70

) / ( 65

3

2 ) 2 (

2 ) 2 )(

2 (

, 10

9 , 0 65 3

2 ) 9 , 0 2 2 , 0 4 , 0 ( 2 ) 9 , 0 2 2 , 0 )(

9 , 0 2 4 , 0 ( 45 , 18 2 ,

Tính cốt thép cho móng :

c) Theo phương cạnh dài:

) ( 89 , 13 2400 865

, 0 9 , 0

10 95 , 25

) / ( 2400

; ) ( 865 , 0 ) ( 5 , 86 5 , 3 90 5 , 3

9 , 0

95 , 25 ) 4 , 0 9 , 2 ( 8 , 1 45 , 18 125 , 0 ) (

125 , 0

2 3

2 0

0

2 2

cm F

cm kg R

m cm

h h

R h

M F

a a b M

I I

ct

ct ct

I I I

I

ct

c

TT Tb I

, 0 9 , 0

10 49 , 68

) / ( 2400

; ) 5 86 , 0 ) ( 5 , 86 5 , 3 90 5 , 3

9 , 0

49 , 68 ) 2 , 0 8 1 ( 9 2 45 , 18 5 , 0 ) (

5 , 0

2 ) (

2 3

2 0

0

2 2

cm F

cm kg R

m cm

h h

R h

M F

b b a M

b b b b a M

II II ct

ct ct

I I II

II ct

c

TT Tb II

II

c c

TT Tb II II

15 , 8 ( )

18

5 , 2 2 290

Chiều dài mổi thanh là l1= 1800 - 50 = 1750 (mm)

PHẦN III PHƯƠNG ÁN MÓNG CỌC

A MÓNG GIỬA :

I Xác định năng chịu tải của cọc :

Khi thiết kế một trong những vấn đề quan trọng đó là

việc xác định khả năng chịu tải của cọc, cọc ở trong móng cóthể bị phá hoại do bản thân cường độ vật liệu làm cọc hoặclà bị phá hoại do đất nền Vì thế nên khi thiết kế cần xácđịnh dược 2 trị số sức chịu tải của cọc

- Trị số theo vật liệu làm cọc

- Trị số theo cường độ của đất nền

Trong phương án này ta dùng tải trọng để tính thiết kế

1.1 Tính toán PVL :

PVL = m ( Rbt Fbt + RCT FCT )

Rbt : cường độ bêtông khi nén dọc trục

RCT : cường độ kéo giới hạn của cốt thép

Fbt : diện tích tiết diện ngang của phần bêtông

FCT : diện tích tiết diện ngang của phần cốt thép Chọn bêtông mác 200, thép CII , tra bảng ta có

Rn

bt = 90 (kg/cm2 ) ;  = 2,5 (T/m3) ; RCT = 2600 (kg/cm2) Chọn diện tích tiết diện cọc 3030 (cm2)

1 : hệ số ảnh hưởng để tính của phương pháp hạ cọc,

ma sát giửa cọc và đất nền

2 : hệ số kể đến ma sát giửa đất và cọc đối với cọcnhồi

3 : hệ số kể đến ảnh hưởng của việc mở rộng châncọc tới sức chịu tải của đất nền

Tra bảng ta có : 1 = 2 = 3 = 1

U : chu vi của tiết diện cọc : U = 430 = 120 (cm) = 1,2(m)

lI : chiều dày các lớp đất mà cọc đi qua

Ti : ma sát giới hạn đơn vị trung bình của đất mà cọc điqua, tra bảng 5-7 trang 147 sách NỀN và MÓNG của lê đức thắng

ta có :

Lớpđất (m)lI (m)LI TmI (t/2) Ti.li

R’I : cường độ giới hạn trung bình của đất dưới mủi cọc :tra bảng có R’I = 149 (T/m2)

Pđ = 0,70,85(111,230,52 + 10,09770 ) = 29,77 (T)1.3 Tính toán chiều sâu đài cọc:

Khi tính toán móng cọc đài thấp thì giả thiết chủ yếu toànbộ tải trọng ngang là do đất ở đáy đài trở lên tiếp nhận h 0,7 hmin

4 , 2 ) 2

19 45 ( 0

II tính toán kiểm tra :

2.1 Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc :

Nếu móng chỉ chịu tác dụng của tải trọng thẳng đứng vàđúng tâm và số lượng cọc được xác định theo công thức n = 

P P

n i i n

M n

N P

M n

N P

1 2

max min

1 2

max max

N : tổng tải trọng thẳng đứng tính đến tận đáy đài

n : tổng số cọc trong đài

M : tổng mômen so với tải trọng ngoài so với trục đi quacác tiết diện trung ttâm tại đáy đài

nmax , kmax : khoảng cách từ trọng tâm chịu kéo và chịunén nhiều nhất đến trục y’y’

i : khoảng cách từ trọng tâm cọc thứ i cho đến trụcy’y’

N = 87,27 (T)

M = MTT + HTT h = 1,8 + 2,41,5 = 5,4 (Tm)

) ( 12 , 19 5 , 0 4

5 , 0 4 , 5 4

27 , 87

) ( 52 , 24 5

, 0 4

5 , 0 4 , 5 4

27 , 87

2 min

2 max

T P

T P

Trong đó Pn = 29,77 (T) Thỏa mản điều kiện (*)

2.2 Kiểm tra tải trọng ngang tác dụng lên cọc :

Điều kiện Ho < Hng (1)

0 , 6 ( )

4

4 , 2

2.3 Kiểm tra điều kiện của nền đất :

Diện tích của đáy đài Fđ = 1,51,5 =2,25 (m2) , xem cọc, đàicọc và vùng đất xung quanh tạo thành một khối qui ước

2 2 1 1

h h

h h tb

5 , 4 17 5 , 3 19

 Fqư = (1,5 + 28tg4,470) (1,5 + 28tg4,470) = 7,57 (m2) TC

qu

qu d d

6 , 24

75 , 2 ) ( 2

6 1

) ( min max

M e

Ltg A

a

a

e F

N

TT TT d qu

TT d TT d

29 , 20 69 , 34

) / ( 20.29

34,69 75

, 2

12 , 0 6 1 57 , 7

12 , 208

2

2 )

( min max

m T

m T

d Tb

TT d

TC

d TC

R

R

2 , 1

2.4 Kiểm tra độ lún :

Ứng suất gây lún tại đáy móng khối quy ước

) / ( 49 , 11 5 , 9 2 49 , 30

) ( 49 , 30 57

, 7

5 , 9 57 , 7 2 87

2

m T

T F

h F N

P

h p

gl

qu qu TT d gl

a) Kiểm tra khi vận chuyển :

Sơ đồ chịu lực của cọc như hình vẽ a :

1 , 11 ( )

2600 27

9 , 0

10 699 9

, 0

2 2

0

R h

M F

b) Kiểm khi treo lên giá búa :

Sơ đồ chịu lực như hình vẽ b:

9 , 0

10 1400 9

, 0

2 2

0

R h

M F

III Kiểm tra tính toán đài cọc:

3.1 Tính toán phá hoại theo mặt phẳng nghiêng :

Để đầu cọc không bị phá hoại theo mặt phẳng nghiêng thì chiều cao làm việc của đài cọc phải đạt giá trị tối thiểu :

p

np k k

R

P a a

h    

4 2

2 0

Trong đó ak là cạnh của tiết diện cột ak = 40 (cm) = 0,4 (m)

Pnp : tổng nội lực tại đỉnh các cọc nằm giửa mép đài và lăng thể chọc thủng

4 , 0 2

4 ,

3.2 Tính toán chịu uốn :

Tính toán chịu uốn của đài cọc là tính toán lượng cốt théptrong đài Tính mômen tại tiết diện thẳng đứng ở mép cột vàdiện tích