Đồ án Nền Móng (phần móng nông)

Đồ án Nền Móng chuẩn, phần móng nông Xử lí các số liệu địa chất, đánh giá điều kiện xây dựng công trình Đề xuất phương án móng nông khả thi trên nền đất tự nhiên hoặc gia cố và chọn một phương án thiết kế Thiết kế phương án móng đã chọn.

ĐỒ ÁN NỀN MÓNG

( PHẦN MÓNG NÔNG )

Họ và Tên: Ngô Quang Tuấn

Lớp môn học: L02 Lớp quản lí: K57A-KTXD

I TÀI LIỆU CÔNG TRÌNH

1 Tải trọng:

Tải trọng tính toán tác dụng dưới chân công trình tại cốt mặt đất

Cột C1: N0 = 69,3 (T) ; M0 = 8,3 (Tm) ; Q0 = 1,5 (T)

Tường T3: N0 = 32,3 (T) ; M0 = 2,4 (Tm) ; Q0 = 1,2 (T)

2 Nền đất:

Lớp đất Số hiệu Chiều dày (m)

Chiều sâu mực nước ngầm: Hm= 4,6 m

- Xử lí các số liệu địa chất, đánh giá điều kiện xây dựng công trình

- Đề xuất phương án móng nông khả thi trên nền đất tự nhiên hoặc gia cố và chọn một phương án thiết kế

- Thiết kế phương án móng đã chọn

Giáo viên hướng dẫn Nguyễn Văn Bắc

I Tài liệu thiết kế:

1 Tài liệu công trình:

Tên công trình:

Đặc điểm kết cấu: Kết cấu nhà khung ngang BTCT kết hợp tường chịu lực

Tải trọng tiêu chuẩn:

n

N

N o tc = o tt

n

M

M o tc = o tt

n

Q

Q o tc = o tt ( n: Hệ số vượt = 1,1 đến 1,2; ở đây lấy 1,2) Tải trọng tính toán dưới chân công trình

Cột C1: N0tt =57,75 (T); M0tt =6,92 (Tm Q); 0tt =1,25 ( )T

Tường T3: N0tt =26,92 (T); M0tt =2 (Tm Q); 0tt =1 ( )T

2 Tài liệu địa chất công trình:

Phương pháp khảo sát: Khoan lấy mẫu thí nghiệm trong phòng kết hợp với xuyên tĩnh (CPT), xuyên tiêu chuẩn (SPT)

Khu vực xây dựng, nền đất gồm 3 lớp có chiều dày hầu như không đổi

Lớp 1: Số hiệu 79 dày h1= 3,9 m Lớp 2: Số hiệu 45 dày h2= 3,0 m Lớp 3: Số hiệu 97 rất dày

Mực nước ngầm ở độ sâu 4.6 m

Lớp 1: Số hiệu 79 có các chỉ tiêu cơ lý như sau:

Trong đất các cỡ hạt d(mm) chiếm (%)

>10 10 ÷ 5

5 ÷

2

2

÷ 1

1 ÷

0,5

0,5

÷ 0,25

0,25

÷ 0,1

0,1

÷ 0,05

0,05

÷ 0,02

0,01-0,002

<

0,002

Tính các chỉ tiêu khác:

Lượng cỡ hạt d ≥ 0,5mm chiếm 14,5 %

d > 0,25mm chiếm 32,5 %

d > 0,1mm chiếm 68 %

Ta thấy hàm lượng cỡ hạt lớn hơn 0,1 mm < 75% → lớp 1 là lớp cát bụi

- Sức kháng xuyên qc = 6,5 Mpa = 6500 T/m2 → lớp 1 là loại cát hạt vừa ở trạng thái chặt vừa

- Hệ số rỗng tự nhiên:

n o

( 1 W ) 2.63 1 ( 1 0.0,185 )

1.84

γ γ

Độ bão hoà: G= ∆ ×e W =2,63 0,185 0,69× =0,705

cát ở trạng thái rất ướt

- Mô đun biến dạng: E o = ×α q c

Loại cát bụi với qc=650 lấy gần đúng ta chọn α =5.5 vậy :

E = × = ×α q 5 650(T / m ) 3250(T / m )=

Vậy đất có tính chất xây dựng không tốt

Lớp 2: Số hiệu 45 có các chỉ tiêu cơ lý như sau:

W

%

W nh

%

W d

% γ

T/m 3 ∆ ϕ độ c kg/cm 2 Kết quả TN nén ép e ứng với

P(Kpa)

50 100 200 400 30,2 45 23,6 1.86 2,69 14 0 20 0,24 0,859 0,843 0,823 0,807 1,7 12

Tính các chỉ tiêu khác:

- Hệ số rỗng tự nhiên:

n o

( 1 W )

2,69 1 ( 1 0,302 )

1 0,883 1,86

γ γ

× × +

- Hệ số nén lún: a1 − 2

2

1 2

−

−

−

−

P nh d

I =W −W =45 23,6 21,4% 17%− = >

→ lớp 2 thuộc đất sét

L

P

W W 30,2 23,6

- Mô đun biến dạng: E o = ×α q c

c

q =170(T / m ) gần đúng ta chọn α =5 vậy :

2

E = × = ×α q 5 170 850(T / m )=

Vậy đất có tính chất xây dựng tốt

Lớp 3: Số hiệu 97 có các chỉ tiêu cơ lý như sau:

Trong đất các cỡ hạt d(mm) chiếm (%)

>10 10 ÷ 5

5 ÷

2

2

÷ 1

1 ÷

0,5

0,5

÷ 0,25

0,25

÷ 0,1

0,1

÷ 0,05

0,05

÷ 0,02

0,01-0,002

<

0,002

Tính các chỉ tiêu khác:

Lượng cỡ hạt d ≥ 0,5mm chiếm 39 %

d > 0,25mm chiếm 59,5 %

d > 0,1mm chiếm 79 %

Ta thấy hàm lượng cỡ hạt lớn hơn 0,1 mm > 75% → lớp cát trung, lẫn hạt thô

- Sức kháng xuyên qc = 15,2 Mpa = 15200 T/m2 → lớp 3 là loại cát hạt vừa ở trạng thái chặt

- Hệ số rỗng tự nhiên:

n

o

( 1 W ) 2,65 1 ( 1 0,163 )

1,99

γ

γ

Độ bão hoà:

o

W 2,65 0,163

- Mô đun biến dạng: E o = ×α q c

2 c

q =1520(T / m ) gần đúng ta chọn α =7 vậy :

E = × = ×α q 7 1520(T / m ) 10640(T / m )=

Vậy đất có tính chất xây dựng tốt

Ta có trụ địa chất như sau:

1

2

3

Cát bụi, rất ẩm : γ =1,84T/m 3 ; ∆ =2.63 ; ϕ = 32 0 40’ ; G=0.705; e 0 =0.69 ; q c = 3250 T/m 2 ; N 60 =21; E o = T/m 2

Đất sét, nửa cứng : γ =1,86T/m 3 ; ∆ =2.69 ; ϕ = 14 0 20’ ;

c =0.24 T/m 2 , I p =21,4% ; I L =0,308; e 0 =0,883 ; q c = 152 T/m 2 ;

N 60 =12; E o = 850 T/m 2

Cát hạt trung, lẫn hạt thô, trạng thái chặt : γ =1,99 T/m 3 ;

∆ =2,66 ; ϕ = 35 0 30’ ; G=0,787; e 0 =0,549 ; q c = 132 T/m 2 ;

N 60 =31; E o = 10640T/m 2

3 Tiêu chuẩn xây dựng.

- Độ lún cho phép đối với nhà khung chèn tường Sgh = 8 cm & chênh lún tương đối cho phép S gh 0 % 2

L

∆ =

- Phương pháp tính toán ở đây là phương pháp hệ số an toàn duy nhất, lấy

Fs = 2-3 (đối với nền đất cát không lấy được mẫu nguyên dạng thì nên lấy Fs=3, còn đối với đất dính nên lấy Fs= 2)

II Phương án nền móng:

Lớp 1: đất xấu và dày, tải trọng lại khá lớn nên ở đây ta dùng biện pháp gia cố nền bằng cọc cát

Móng băng dưới tường Tường ngăn và bao che có thể dùng móng gạch hay giằng móng để đỡ

III Vật liệu móng, giằng, đệm cát.

- Bê tông B22: R n = 90kG/cm2 ; R k = 7 , 5kG/cm2

- Thép: φ ≥ 10 → AII: R a = R a' = 2800kg/cm2

φ < 10 → AI: R a = R a' = 2300kg/cm2

Lớp bảo vệ cốt thép đáy móng: a = 3cm

A.Thiết kế móng M 1 (Móng dưới cột C 1 ):

Chọn hm: tính từ mặt đất tới đáy móng (không kể lớp bê tông lót móng)

ta chọn hm=1,5 m

Cọc cát đường kính 40 cm

Vì lớp 2 là lớp đất tốt, nên giả thiết mũi cọc cát hạ

vào lớp 2 →Chiều dài cọc cát hc=4,1 (m) (cắm vào

lớp 2 một đoạn bằng 0,5m)

Chọn vật liệu làm cọc cát:

Để làm tăng tốc độ cố kết và độ chặt của nền, cát

dùng làm vật liệu cọc thường là loại cát hạt to hay

hạt trung, cát yêu cầu phải sạch, hàm lượng bụi và

sét lẫn vào không quá 3% đồng thời không lẫn

những hòn to có kích thước lớn quá 60mm

Giả thiết móng có kích thước: b =2.0(m); hm=1,5(m);

l=3(m), h=0,5 (m)

I Áp lực tiếp xúc dưới đáy móng:

1 Do tải trọng tiêu chuẩn gây ra:

tc

2 0

tb m

N0

Q0

M0

tc tc

max

2 2

W ( 6 ,92 1,25 0,5 ) 6

2 3

= +

×

tc tc

min

2 2

W ( 6 ,92 1,25 0,5 ) 6

2 3

= −

×

2 Áp lực gây lún:

2

3 Do tải trọng tính toán không kể trọng lượng bản thân móng và lớp phủ gây ra:

tt

2 0

tt tt

2

0 0

×

tt tt

2

×

II Kiểm tra kích thước đáy móng:

1 Kiểm tra sức chịu tải của nền:

Tại đáy móng:

Điều kiện kiểm tra: −p≤R

R

pmax ≤ 1 , 2

Áp dụng tiêu chuẩn xây dựng TCXD 45 – 78:

1 2

tc

Trong đó:

0

32 40

ϕ = ⇒ =A 1,64; B 6,57; D 8,71= =

K =1; m =1.2; m =1

2 1.2 1

R ( 1,64 2 2 6,57 1,84 1,5 8,71 ) 50,54(T/ m )

1

×

0 tc tc

M =M +Q × =h 6 ,92 1,25 0,5 4,325(Tm)+ × =

0

tc 0

M 7,61

N 57,75

2 0

tc

2 0

F  ×l  γ 6 ,6  ×3,3 

2 max min

tb

P P 15,166 10,084

Tính toán:

Các thông số cơ bản của nên sau khi gia cố bằng cọc cát:

+ Xác định hệ số rỗng nén chặt:

Giả thiết enc=0.6

+ Xác định diện tích nền được nén chặt:

Diện tích cần nén chặt rộng hơn đáy móng ≥0,2b;

Fnc = 1.4×b(l+0.4b)=1.4×2(3+0.4×2)=10,64 (m2)

nc

0

d 1 e 3,14 0,4 1 0,69

π

Số lượng cọc chọn bố trí 5 cọc

Xác định khoảng cách giữa các cọc cát tính theo giả thiết bố trí tam giác đều:

0

0 nc

⇒Chọn khoảng cách giữa các cọc là LC=1,6 (m) Chọn bề dày lớp đệm cát hđ=20(cm)

+ Bố trí cọc cát: như hình bên

2 Kiểm tra lớp đất dưới mũi cọc cát:

+ Ứng suất do trọng lượng bản thân: σbt = × +γ1 h m γgc×h gc

3

gc

1,84 ( T / m )

2

bt 1,84 1,5 1,84 4,1 10,304(T / m )

σ

+ Ứng suất do tải trọng ngoài tác dụng:σ =K 0×P gl

Với z/b=2,05, l/b=1,5 Tra bảng (Bảng 3-2: Bảng tra giá trị hệ số K0-Trục tâm tải trọng phân bố hình chữ nhật)⇒K0=0,157 mà Pgl=9,865 (T/m2)

2 0,157 9,865 1,55(T / m )

σ

bt 5

σ > σ →Không cần kiểm tra lớp đất dưới đáy cọc cát

3 Dự tính độ lún của nền đất sau khi nén chặt bằng cọc cát.

Độ lún dự tính của nền đất sau khi nén chặt bằng cọc cát có thể xác định theo công thức:

2

gl 0

1

E

−

Trong đó:

ν =0.35

Với l/b=1,5 Tra bảng (Bảng 4-4: Bảng giá trị hệ số ω-Cơ học đất)→

1.15

ω =

E0 = 850 (T/m2) (cọc cắm vào lớp thứ 2)

Pgl = 9,865 (T/m2)

2

1 0,35

S 2 1,15 9,865 3,43( cm )

850

−

Độ lún tính ra nhỏ hơn độ lún cho phép: 3,43 < S gh = 8cm

Kết luận: Móng thỏa mãn điều kiện lún tuyệt đối.

VIII Kiểm tra chiều cao móng

VIII.1 Kiểm tra cường độ trên nền đất tiết diện

nghiêng

- Cột đâm thủng móng theo dạng hình tháp nghiêng

về phía góc 450, gần đúng coi cột đâm thủng móng

theo một mặt xiên góc 450 về phía P0max Điều kiện

chống đâm thủng không kể ảnh hưởng của thép

ngang và không có cốt xiên, đai:

Q < Qb hayP dt ≤0.75 R× × ×k h b 0 tb

- Kích thước cột: 0,3×0,35(m)

- Chọn chiều dày lớp bảo vệ a=3 (cm)

0

h h a 0,5 0,03 0,47( m )

b + × =2 h 0,3 2 0,47 1,,24( m ) b 2( m )+ × = < =

N0

Q0

M0

P 0

max

Pdt

P0ng P0max

P0ng P0max

Vậy: b tb = + =b c h 0 0,3 0,47 0,77( m )+ =

2

+

c

dt

ot min max min

l l

l

3 0,855 9,92 13,18 9,92 12,25(T)

3

−

−

dt

13,18 12,25

2

+

- Ta có:

k 0 tb

0,75 R× × × =h b 0,75 90 0,47 0,77 24,43(T)× × × =

P 21,74 0,75 R h b 24,43

→Đảm bảo điều kiện chống đâm thủng.

VIII.2 Tính toán cường độ trên tiết diện thẳng đứng – Tính toán cốt thép.

Tính toán cường độ trên tiết diện thẳng góc tại vị trí có Mô men lớn

- Tính cốt thép theo phương cạnh dài l:

+ Mô men tại mép cột Mng=Mmax

ng max ng

l

ng

+ ×

ng min max min

l l

l

−

c ng

l a 3 0,35

0

ng

3 1,325

P 9,92 13,18 9,92 11,74(T )

3

−

2

ng

11,74 2 13,18 1,325

+ ×

+ Cốt thép yêu cầu:

l

a

a 0

- Tính cốt thép theo phương cạnh ngắn b:

+ Mô men tại mép cột

ng

ng tb

+ Cốt thép yêu cầu

a

a o

B Thiết kế móng T 3 ( Móng dưới tường T 3 ):

Chọn hm: tính từ mặt đất tới đáy móng ( không kể lớp bê tông lót móng)

ta chọn hm=1,5m

Cọc cát đường kính 40 cm

Vì lớp 2 là lớp đất tốt, nên giả thiết mũi cọc cát hạ vào lớp 2 →Chiều dài cọc cát

hc=4,1 (m) (cắm vào lớp 2 một đoạn bằng 0.5m)

Chọn vật liệu làm cọc cát:

Để làm tăng tốc độ cố kết và độ chặt của nền, cát dùng làm vật liệu cọc thường là loại cát hạt to hay hạt trung, cát yêu cầu phải sạch, hàm lượng bụi và sét lẫn vào không quá 3% đồng thời không lẫn những hòn to có kích thước lớn quá 60mm

Giả thiết móng có kích thước: b =2.5(m); hm=1,2(m); l=1(m), h=0,25 (m)

B.I Áp lực tiếp xúc dưới đáy móng:

1 Do tải trọng tiêu chuẩn gây ra:

tc

2 0

tb m

tc tc

2

×

tc tc

2

0 0

(M Q h ) ( 2 1 0,25 ) 6

×

2 Áp lực gây lún:

2

P ≈ − γ × =P h 13,77 1,84 1,5 11,01(T / m )− × =

3.Do tải trọng tính toán không kể trọng lượng bản thân móng và lớp phủ gây ra:

tt

2 0

N 32,3

F 2,5

tt tt

2

0 0

(M Q h ) ( 2,4 1,2 0,25 ) 6

×

tt tt

2

0 0

(M Q h ) ( 2,4 1,2 0,25 ) 6

×

B.2.Kiểm tra kích thước đáy móng:

1 Kiểm tra sức chịu tải của nền:

Tại đáy móng:

Điều kiện kiểm tra: −p≤R

R

pmax ≤ 1 , 2

Áp dụng tiêu chuẩn xây dựng TCXD 45 – 78:

1 2

tc

Trong đó:

0

14 20'

ϕ = ⇒ =A 0,313; B 2,257; D 4,793= =

K =1; m =1,2; m =1

2 1.2 1

R ( 0,313 1,84 2,5 2,257 2 1,5 1,5 4,793 ) 15,4(T/ m )

1

×

0 tc tc

0

tc

0

M 2,25

N 26 ,92

tc

2 0

F  ×l  γ 2,5  ×2,5 

tc

2 0

F  ×l  γ 2,5  ×2,5 

2 max min

P P 15,84 11,7

2 Tính toán:

a Các thông số cơ bản của nên sau khi gia cố bằng cọc cát:

+ Xác định hệ số rỗng nén chặt:

* Với đất loại sét có thể gần đúng xác định: Giả thiết enc=0.6

+ Xác định diện tích nền được nén chặt:

Diện tích cần nén chặt rộng hơn đáy móng ≥0,2l;

Fnc = 1,4×l(b+0,4l)=1,4×1(2,5+0,4×1)=4.06(m2)

Số lượng cọc cát:

nc

0

d 1 e 3,14 0,4 1 0,883

π

Xác định khoảng cách giữa các cọc cát tính theo giả thiết bố trí tam giác đều:

0

0 nc

⇒Chọn khoảng cách giữa các cọc là LC=0,9 (m)

Chọn bề dày lớp đệm cát hđ=20 (cm)

Bố trí cọc cát như hình vẽ

b Kiểm tra lớp đất dưới mũi cọc cát:

+ Ứng suất do trọng lượng bản thân: σbt = × +γ1 h m γgc×h gc

gc

1,8(T / m ) F

2

bt 1,84 1,5 1,8 4,1 10,14(T / m )

σ

+ Ứng suất do tải trọng ngoài tác dụng:σ =K 0×P gl

Với z/l=4,1 Tra bảng (Bảng 3-6: Bảng tra giá trị hệ số k1, k2, k3, tải trọng hình băng phân bố đều)⇒K 0 =0.17

Pgl=11,01 (T/m2)

2 0,17 11,01 1,87(T / m )

σ

bt 5

σ ≈> σ →Không cần kiểm tra lớp đất dưới đáy cọc cát

c Dự tính độ lún của nền đất sau khi nén chặt bằng cọc cát.

Độ lún dự tính của nền đất sau khi nén chặt bằng cọc cát có thể xác định theo công thức:

2

gl 0

1

E

−

Trong đó:

0,35

ν =

Với b/l=2,5 Tra bảng (Bảng 4-4: Bảng giá trị hệ số ω-Cơ học đất)→

1,415

ω =

E0 = 850 (T/m2)

Pgl = 11,01 (T/m2)

2

1 0,35

S 1 1,415 11,01 1,61( cm )

850

−

Độ lún tính ra nhỏ hơn độ lún cho phép: S gh = 8cm

Kết luận: Móng thỏa mãn điều kiện lún tuyệt đối.

VIII Kiểm tra chiều cao móng

VIII.1 Kiểm tra cường độ trên nền đất tiết diện

nghiêng:

- Cột đâm thủng móng theo dạng hình tháp nghiêng

về phía góc 450, gần đúng coi cột đâm thủng móng

theo một mặt xiên góc 450 về phía P0max Điều kiện

chống đâm thủng không kể ảnh hưởng của thép

ngang và không có cốt xiên, đai:

Q < Qb hayP dt ≤0,75 R× × ×k h b 0 tb

- Tường dày: 22 (cm)

Cổ móng : 35 (cm) (lấy rộng hơn tường mỗi bên 5

cm)

- Chọn chiều dày lớp bảo vệ a=3 (cm)

0

h h a 0,25 0,03 0,22( m )

Lấy ra 1 (m) để tính toán

Vậy: b tb =1( m )

2

+

c

b a 2,5 0,35

2

dt dt

F = × =l l 0,855 1 0,855( m )× =

dt

ot min max min

b l

b 2,5 0,855 12,056 13,784 12,056 13,19(T)

2,5

−

−

N0

Q0

220 320

2500

P0max

P0min

Pdt

ldt

13,784 13,19

2

+

- Ta có: 0.75 R× × ×k h 0 b tb =0,75 90 0,22 1 14,85(T)× × × =

P 0,75 R h b

VIII.2 Tính toán cường độ trên tiết diện thẳng đứng – Tính toán cốt thép.

Tính toán cường độ trên tiết diện thẳng góc tại vị trí có Mô men lớn

- Tính cốt thép theo phương cạnh dài b:

+ Mô men tại mép cột Mng=Mmax

ng max ng b

ng

+

ng min max min

b l

b

−

c ng

l a 2,5 0,35

0 ng

2,5 1,075

P 11,7 15,84 11,7 11,286(T )

2,5

−

2

ng

11,286 15,84 1,075

+

+ Cốt thép yêu cầu:

b

a

a 0

- Tính cốt thép theo phương cạnh ngắn l:

Chọn theo yêu cầu cấu tạo 9 12φ