Thuyết minh đồ án nền móng THIẾT kế nền MÓNG CHO một CÔNG TRÌNH xây DỰNG THEO các số LIỆU

Tính chiều cao móng: Xác định chiều cao móng phải thỏa mãn 3 điều kiện: - Theo điều kiện cắt trực tiếp - Theo điều kiện chọc thủng - Theo điều kiện chịu uốn móng bị cắt trực tiếp dưới mặ

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Dungtrọng

(g/cm3)

Độ ẩmtựnhiênw(%)

Giớihạnnhão

wnh(%)

Giớihạndẻo

wd(%)

tc

1tc(kg/cm2)

0, 2914



0,25 < B  0,5 : Đất á sét ở trạng thái dẻo cứng

0

01 , 0

Nhận xét: Lớp đất này ở trạng thái dẻo cứng, tính chất cơ lýï tương đối tốt Do

đó có thể dùng lớp đất này làm đất nền thiên thiên cho các công trình xây dựng.



0,5 < B  0,75 : Đất â cât ở trạng thâi dẻo mềm

0

01 , 0

Nhận xĩt: Lớp đất năy ở trạng thâi dẻo mềm, tính chất cơ lý không được tốt

Do đó không nín dùng lớp đđt năy lăm đất nền thiín thiín cho câc công trình xđy dựng.

0, 2914



0,25 < B  0,5 : Đất â cât ở trạng thâi dẻo cứng

0

01 , 0

Nhận xĩt: Lớp đất năy ở trạng thâi dẻo cứng, tính chất cơ lýï tương đối tốt Do

đó có thể dùng lớp đđït năy lăm đất nền thiín thiín cho câc công trình xđy dựng.

II Nghiín cứu phương ân: Do yíu cầu thiết kế đối với công trình dđn dụng,nhă lăm

việc nín ta có thể thiết kế vă tính toân nền móng theo câc phương ân sau:

1 Phương ân 1 : Thiết kế vă tính toân móng nông bằng bítông cốt thĩp (loại móng đơn)

-Thiết kế vă tính toân móng cho cột giữa

-Thiết kế vă tính toân móng cho cột biín (lệch tđm)

2 Phương ân 2 : Thiết kế vă tính toân móng cọc đăi thấp bao gồm:

-Thiết kế vă tính toân móng cho cột giữa

-Thiết kế vă tính toân móng cho cột biín

ĐƯỜNG CONG NÉN LÚN LỚP Á SÉT 0.743

ĐƯỜNG CONG NÉN LÚN LỚP Á CÁT 0.688

PHƯƠNG ÂN 1: THIẾT KẾ MÓNG NÔNG.

I.Thiết kế vă tính toân móng nông cho cột giữa:

1 Chọn vật liệu lăm móng:

- Bí tông mâc 250 có: Rn= 110(T/m2) ; Rk = 88 (T/m2)

- Cốt thĩp AII có: Ra= 2400(kG/cm2) = 24000(T/m2)

bảo câch mực nước ngầm không nhỏ hơn 0,5 m Móng nằm trong lớp cât hạttrung có :  t/c = 190; Ct/c= 0,24 (kG/cm2) = 2,4 (T/m2)

3 Sơ bộ chọn kích thước móng:

Vì tính toân móng theo điều kiện biến dạng, nín phải dùng tổ hợp cơ bản vớitải trọng tiíu chuẩn để tính toân Chọn hệ số vượt tải n = 1,2 ; ta có

76 2 , 1

2 , 91 0

n

N N

tt tc

(T);

2 2 , 1

4 , 2 0

n

M M

tc tc

(T);



n

Q Q

tt

tc 0

2 , 1

20 , 1

m

h M C M h

 M1, M2, M3 là các hệ số phụ thuộc vào  t/c .Tra bảng có:

K2= 2,12.76 59,63

Thay K1, K2 vào phương trình (1) có: b3 + 20,331b2 - 59,63 = 0

Giải phương trình trên ta có: b = 1,65(m) Chọn b=1,7(m)

=> a=1,7.1,4 =2,38(m) Chọn a=2,4(m)

4 Kiểm tra cường độ của đất dưới đáy móng

Đối với những công trình dân dụng độ lệch tâm thường là bé, do đó ta kiểm tra điềukiện:

tc tc

R R

2 , 1 max





(2)Với:

tc

x m

tb tc

tc

m tb tc

tc

t c tc

tb

C D h

B b

A m R

W h

F N

h F

N

).

.

(

.

2

0 min

max,

0 min

5 , 3 5 , 1 1 2 0

m: Hệ số điều kiện làm viêc, m=1

A, B, D là các hệ số phụ thuộc vào t/c. Tra bảng ta có:

Do đó ta có:

2 max

2 min

5 Kiểm tra về độ lún của móng theo trạng thái giới hạn thứ 2:

zi i m i i

) 1 (

n dn

18.732 17.121 12.963 9.048 6.275 8.261 3.372 2.135 1.986 1.648

2.895 3.860 4.825 5.790 6.269 6.748 7.243 7.737 8.232 8.726

f Tính độ lún: Độ lún được xác định theo công thức sau:

S S

1

2 1

1 



Trong đó : 1i, 2i được xâc định bởi biểu đồ đường cong nĩn lún tương ứng với P1i ,

i

P2 được xâc định theo côngthức sau:

6 Tính toán nền theo trạng thái giới hạn I ü:

Dùng tổ hợp bổ sung, tải trọng tính toán

N0tt = 102,5(T)

M0 = 3,0(T.m)

Q0tt = 2,1(T)

a Kiểm tra ổn định về trượt ngang : Để đảm bảo móng khỏi bị trượt theo mặt đáy

Vậy: tt tt

d f T

b Kiểm tra điều kiện ổn định về lật: M g > 1,5M l

Mg: Mômen do lực gây ra so với tâm quay có xu hướng giữ lật

 tt tt m

=> M g 97,53 1,5 M l 9, 225 : Điều kiện ổn định về lật được thỏa mãn

7 Tính đáy móng theo độ bền (theo TTGH I)

a Tính chiều cao móng: Xác định chiều cao móng phải thỏa mãn 3 điều kiện:

- Theo điều kiện cắt trực tiếp

- Theo điều kiện chọc thủng

- Theo điều kiện chịu uốn

móng bị cắt trực tiếp dưới mặt cắt chân tường hay đáy cột Điều kiện:

Trong đó: u : Chu vi của mặt cắt u = 2.(ac + bc) = 2(0,6 + 0,35) = 1,9 m

bêtông mác 250 ta có Rc = 88 (T/m2)102,5

0,611,9.88

c

nghiêng góc  so với phương thẳng đứng xuất phát từ chân cột và chân tường

: là góc cứng của vật liệu Trị số của nó phụ thuộc vào vật liệu làm móng, =

tb

N

T m F

+ Rk : Cường độ chịu kéo của vật liệu làm móng Với bêtông M250 có :

Rk = 88 (T/m2)+ utb: Chu vi trung bình của hình tháp chọc thủng

utb = 2ac + 2bc + 4hcttg = 2.0,6 + 2.0,35 + 4hct = 1,9 + 4hctThay các giá trị vừa tính vào điều kiện tính toán trên ta có:

102,5 - 25,12.( 0,6 + 2hct)( 0,35 + 2hct)  0,75.88.(1,9 + 4hct) hct

Khai triển bất đẳng thức trên ta có:

364,48.h2

ct + 173,128.hct - 97,2248  0Giải ra ta được hct  0,33 m

 Xác định chiều cao móng theo điều kiện chịu uốn

88

I u

II u

Vậy chọn chiều cao móng h = 0,7m, lấy lớp bảo vệ 5cm => h0 = 0,65m

b Tính toán và bố trí cốt thép móng.

Tính toán cốt thép theo công thức:

0 9 ,

0 R h

M F

a

tt

Trong đó: Mtt - mômen uốn do phản lực nền gây ra tại tiết diện nghiên cứu

ma - hệ số điều kiện làm việc, lấy ma = 0,85

Ra - cường độ chịu kéo của cốt thép Ra = 2400 (kG/cm2)Mômen theo phương cạnh dài:

II.Thiết kế và tính toán móng nông cho cột biên:

1 Chọn vật liệu làm móng: như móng nông cột giữa

2 Chọn chiều sâu chôn móng : như móng nông cột giữa

3 Sơ bộ chọn kích thước móng:

Vì tính toán móng theo điều kiện biến dạng, nên phải dùng tổ hợp cơ bản vớitải trọng tiêu chuẩn để tính toán Chọn hệ số vượt tải n = 1,2 ; ta có

42 , 70 2 , 1

5 , 84 0

n

N N

tt tc

(T);

83 , 1 2 , 1

2 , 2 0

n

M M

tc tc

tt

tc 0

2 , 1

8 , 1

m

h M C M h

K2=2,12.70, 42 55, 25

Thay K1, K2 vào phương trình (1) có: b3 + 20,33b2 - 55,25 = 0

Giải phương trình trên ta có: b = 1,59(m) Chọn b=1,6(m)

=> a=1,6.1,4 =2,24(m) Chọn a=2,3(m)

4 Kiểm tra cường độ của đất dưới đáy móng

Đối với những công trình dân dụng độ lệch tâm thường là bé, do đó ta kiểm tra điềukiện:

tc tc

R R

2 , 1 max





(2)Với:

tc

x x m

tb tc

tc

m tb tc

tc

t c tc

tb

C D h

B b

A m R

W M h

F N

h F

N

).

.

(

.

2

0 min

max,

0 min

08 , 4 5 , 1 5 , 1 83 , 1 0

2 max

2 min

5 Kiểm tra về độ lún của móng theo trạng thái giới hạn thứ 2:

zi i m i i

) 1 (

n dn

Lớp đất Điểm Zi (cm) 2*Zi/b a/b Ko glzi 0,2*bt

19.240 17.354 12.756 8.677 5.945 4.214 2.905 2.116 1.847 1.501

2.895 3.860 4.825 5.790 6.269 6.748 7.243 7.737 8.232 8.726

e Tính độ lún: Độ lún được xác định theo công thức sau:

S S

1

2 1

1 



Trong đó : 1i, 2i được xâc định bởi biểu đồ đường cong nĩn lún tương ứng với P1i ,

6 Tính toán nền theo trạng thái giới hạn I ü:

Dùng tổ hợp bổ sung, tải trọng tính toán

N0 = 87,2(T)

M0tt = 4,6(Tm)

Q0 = 1,6(T)

a Kiểm tra ổn định về trượt ngang : Để đảm bảo móng khỏi bị trượt theo mặt đáy

b Kiểm tra điều kiện ổn định về lật: M g > 1,5M l

Mg: Mômen do lực gây ra so với tâm quay có xu hướng giữ lật

 tt tt m

=> M g 78,59 1,5 M l 10,05 : Điều kiện ổn định về lật được thỏa mãn

5 Tính đáy móng theo độ bền (theo TTGH I)

a Tính chiều cao móng: Xác định chiều cao móng phải thỏa mãn 3 điều kiện:

- Theo điều kiện cắt trực tiếp

- Theo điều kiện chọc thủng

- Theo điều kiện chịu uốn

 Xác định chiều cao móng theo điều kiện cắt trực tiếp:

Điều kiện: 0

tt c c

N h

u R

Trong đó: u : Chu vi của mặt cắt u = 2(0,6+0,35)=1,9 m

Rc = 88 (T/m2)

87, 2

0,521,9.88

c

tb

N

T m F

+ utb = 2ac + 2bc + 3hcttg = 2.0,6 + 2.0,35 + 4hct = 1,9 + 3hctThay các giá trị vừa tính vào điều kiện tính toán trên ta có:

87,2 - 23,7.(0,6 + 2hct)( 0,35 + hct)  0,75.88.(1,9 + 3hct) hct

Khai triển bất đẳng thức trên ta có:

245,4h2

ct + 156,21.hct - 77,723  0Giải ra ta được hct  0,328 m

88

I u

II u

Vậy chọn chiều cao móng h = 0,6m, lấy lớp bảo vệ 5cm => h0 = 0,55m

c Tính toán và bố trí cốt thép móng.

Tính toán cốt thép theo công thức:

0 9 ,

0 R h

M F

 Diện tích cốt thép đặt vuông góc với tiết diện I-I (Theo phương cạnh dài a)

PHƯƠNG ÁN 2: THIẾT KẾ MÓNG CỌC ĐÀI THẤP

I Thiết kế và tính toán móng giữa

1 Chọn vật liệu làm móng, hình dạng, kích thước, chiều dài cọc

- Cọc ngàm vào đài 500(mm), trong đó: phần thép nhô ra là 350(mm)ì; phần thân cọc là 150(mm) => L' = 9m

- Cọc ma sát hạ bằng búa thường

thứ nhất: lớp á sét => Độ sâu mũi cọc : h = 10m

6 Xác định sức chịu tải của cọc

b Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm móng

Móng cọc bê tông cốt thép có sức chịu tải theo phương dọc trục của cọc là:

Pvl =.(Rb.Fb + Ra.Fa) Trong đó:

: Hệ số uốn dọc của cọc, lấy  = 1

Rb: cường độ của bê tông khi chịu nén dọc trục (Rb=1100T/m2)

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

m: Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, lấy m = 1

K n tc: Hệ số tin cậy (khi thiết kế ) của cọc chịu nén, lấy tc

n

 mR, mfi : Hệ số điều kiện làm việc của đất, chúng kể đến ảnh hưởng của phương pháp thi công cọc đối với cường độ tính toán của đất dưới mũi cọc và xung quanh cọc Ở đây ta hạ cọc bằng búa hơi

Tra bảng và chọn: mR = 1; mf1 = mf2 = mf3 = 1

R : Cường độ tính toán của đất dưới dưới mũi cọc Tra bảng ứng với mũi cọc

ở độ sâu H=9m, đất sét có độ sệt B= 0,29 ta có : R = 357 (T/m2)

u : Chu vi tiết diện ngang cọc: u = 2.(0,25 + 0,25) = 1(m)

F : Diện tích tiết diện ngang chân cọc

fi: Cường độ tính toán của lớp đất thứ i theo mặt xung quanh cọc

li : Chiều dày của lớp đất thứ i tiếp xúc với cọc (li  2m)

Nền đất được chia thành các lớp nhỏ đồng nhất có chiều dày l i 2 m( )(như hình vẽ)Tìm f :

Pđn = 32,38 < Pvl = 87,16 => Chọn Pđn = 32,38 (T) để đưa vào tính tốn

7 Xác định kích thước sơ bộ của đế đài:

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

Pcọc: Sức chịu tải tính toán của mỗi cọc Pcọc = Pđn = 38,61 (T)

 : Hệ số kinh nghiệm kể đến ảnh hưởng của tải trọng ngang và

9 Xác định độ sâu chôn đài

Chiều sâu chôn đài hm  0,7 hmin

.

) 2 45 ( 0 min

Vậy ta chọn hm = 1(m) thõa mãn điều kiện

10 Tính toán và kiểm tra móng cọc đài thấp

Tải trọng tính toán, tổ hợp bổ sung:

N0tt = 102,5 (T) ; M0tt = 3 (Tm) ; Q0tt = 2,1 (T)

2 , 1

0

N

tt tc



2 , 1

0

M

tt tc



2 , 1

0

Q

tt tc





a Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc

+Với cọc chịu nén : Pmax P n

+Với cọc chịu kéo : Pmin P k

Với : Pmax, Pmin : Tải trọng tác dụng lên cọc chịu nén nhiều nhất và chịu kéo nhiều nhất

Pn , Pk : Sức chịu tải của cọc tính toán chịu nén và chịu kéo

x

x M n

N P

1 2

max max

min

.'

Vậy Pmax = 29,54 < Pđn = 32,38 => Thỏa mãn điều kiện lực truyền xuống.

Pmin = 23,87 > 0 : nên không cần kiểm tra theo điều kiện chống nhổ

b Kiểm tra tải trọng ngang tác dụng lên cọc

Với điều kiện : H0 < Hng

H0 : Lực ngang tác dụng lên mỗi cọc, giả thiết tải trọng ngang phân bố đều lên

H

Hng : Sức chịu tải trọng ngang tính toán ở mỗi cọc lấy theo bảng Hng = 2,5(T).Vậy Hng = 2,5(T)  H0 = 0,42) : điều kiện kiểm tra được thoả mãn

c Kiểm tra cường độ của nền đất

Để kiểm tra cường độ của đất nền tại mũi cọc, coi cọc và phần đất giữa các cọc

là một móng khối quy ước (phần gạch chéo trên hình) Diện tích đáy móng khối quy ước xác định theo công thức sau đây :

tc

qu

tc tc

tc qu

tc tc

tb

R W

M F

N

R F N

2 , 1

N1:Trọng lượng của đài và đất ở phía trên đài:

B A

Rtc = m(A.Bqư + B.h)3 + D.CtcVới m = 1 ; A = 0,36; B = 2,43 ; D = 5 ; Ctc = 3,3 (T/m2);

3=đn=1,035(T/m3)

=> Rtc = 1.(0,36.2,66 + 2,43.10).1,035 + 5.3,3 = 65,50 (T/m2)

2

2 max

d Kiểm tra độ lún của móng cọc

Kiểm tra lún của khối móng quy ước:

 Xác định ứng suất gây lún ở đáy khối móng quy ước: gl = tc

tb - h.tb

.3.1,93 1.0,958 4.0,989 2.1,035

1, 278

3 1 4 2

i i i tb

i i

h h

 Xác định ứng suất do tải trọng ngoài gây ra : zi = k0.gl

Với k0 là hệ số phụ thuộc vào tỷ số 

 Xác định ứng suất do trọng lượng bản thân đất gây ra : bt zi i.(hz i)

Vì chiều sâu mũi cọc h = 10 m, nên mũi cọc thuộc lớp 3 và ở dưới mực nước ngầm

11 Kiểm tra cường độ của cọc khi vận chuyển và khi treo lên giá búa

Muốn đảm bảo điều kiện chịu lực tốt nhất thì phải đặt vị trí các móc treo sao

cho trị số mômen dương lớn nhất bằng trị số mômen âm lớn nhất.Từ điều này ta xác

định được đoạn a 0 , 207 l và b  0 , 294 l (trong đó l là chiều dài toàn cọc)

Ở đây cốt thép đặt đối xứng F = Fa’ = F(216) = 4,02 (cm2), và toàn bộ cốt thép

Fa chịu tác dụng của mômen uốn Vì thế ta lấy mômen đối với trục đi qua trọng tâm cốtthép Fa, ta tính được khả năng chịu lực của cọc khi vận chuyển:

Chọn chiều cao đài cọc hđ=70cm, chiều cao tính toán đài h0=55cm

Tính toán đài cọc theo 3 sơ đồ sau :

- Tính toán chọc thủng

- Tính toán phá hoại theo mặt phẳng nghiêng

- Tính toán chịu uốn

a Kiểm tra theo điều kiện chọc thủng:

Ta thấy rằng với kích thước cột ac.bc = 60x35(cm), kích thước cọc 25x25(cm)

và khoảng cách giữa các cọc là 90(cm) thì hình dáng tháp chọc thủng sẽ nằm ra ngoài phạm vi các cọc, do đó chúng không bị chọc thủng Vì vậy không cần kiểm tra theo điều kiện chọc thủng

b Kiểm tra phá hoại theo mặt phẳng nghiêng

Giả thiết rằng ứng suất kéo chính phân bố đều trong phạm vi phần giữa tiết diệndãi có bề rộng ak + h0

p h

.

0 

Trong đó :

b: Cạnh đáy đài, song song với ak; b = 1,4(m)

ak : Cạnh của tiết diện cột song song với mặt phẳng nghiêng, ak = 0,6(m)

Rp : Sức chịu kéo tính toán của bê tông Rp = 88(T/m2)

Pnp: Tổng nội lực tại đỉnh của các cọc nằm ngoài mặt phẳng nghiêng

Vậy chọn hđ=0,7 m (h0=0,55m) thỏa mãn điều kiện phá hoại theo mặt phẳng nghiêng

e Tính toán chịu uốn của đài cọc

 Xác định mômen uốn tại tiết diện I và II

Chiều cao làm việc của đài: h0 = 55 cm

Bố trí cốt thép tại tiết diện I-I

5

2 0

1 Chọn vật liệu làm mĩng, hình dạng, kích thước, chiều dài cọc

Như đã chọn ở mĩng cọc cột giữa

13 Xác định sức chịu tải của cọc: Như đã tính ở trên

a Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm mĩng

Pvl = 87,16 (T)

b Sức chịu tải của cọc theo đất nền

Pđn = 32,38 < Pvl = 87,16 => Chọn Pđn = 32,38 (T) để đưa vào tính tốn

14 Xác định kích thước sơ bộ của đế đài:

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

Pcọc: Sức chịu tải tính tốn của mỗi cọc Pcọc = Pđn = 32,38 (T)

 : Hệ số kinh nghiệm kể đến ảnh hưởng của tải trọng ngang và

16 Xác định độ sâu chơn đài

-Chiều sâu chơn đài hm  0,7 hmin

.

) 2 45 ( 0 min

17 Tính tốn và kiểm tra mĩng cọc đài thấp

Dùng tải trọng tính tốn, tổ hợp bổ sung:

a Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc

+Với cọc chịu nén : Pmax P n

+Với cọc chịu kéo : Pmin P k

Với : Pmax, Pmin : Tải trọng tác dụng lên cọc chịu nén nhiều nhất và chịu kéo nhiều nhất.

Pn , Pk : Sức chịu tải của cọc tính toán chịu nén và chịu kéo

max max

min

2 1

tt tt

n i i

Vậy Pmax = 26,18 < Pđn = 32,38 => Thỏa mãn điều kiện lực truyền xuống

Pmin = 19,73 > 0 : nên không cần kiểm tra theo điều kiện chống nhổ

b Kiểm tra tải trọng ngang tác dụng lên cọc

Với điều kiện : H0 < Hng

H0 : Lực ngang tác dụng lên mỗi cọc, giả thiết tải trọng ngang phân bố đều lên

0  

H

Hng : Sức chịu tải trọng ngang tính toán ở mỗi cọc lấy theo bảng Hng = 2,5(T).Vậy Hng = 2,5(T)  H0 = 0,32T) : điều kiện kiểm tra được thoả mãn

c Kiểm tra cường độ của nền đất

Để kiểm tra cường độ của đất nền tại mũi cọc, coi cọc và phần đất giữa các cọc

là một móng khối quy ước (phần gạch chéo trên hình) Diện tích đáy móng khối quy ước xác định theo công thức sau đây :

Aqu

Fqư = Aqư.Bqư = (A1 + 2.L.tg).(B1 + 2.L.tg)Trong đó : A1 = 1,15 (m) ; B1 = 1,15 (m)