ĐỒ án nền móng thiết kế móng dưới mô cầu

Mở đầu Móng là một bộ không thể thiếu của các công trình xây dựng, nó là bộ phận trung gian có tác dụng truyền tải trọng của công trình xuống nền đất phía dới và đảm bảo cho công trình ổ

Mở đầu

Móng là một bộ không thể thiếu của các công trình xây dựng, nó là

bộ phận trung gian có tác dụng truyền tải trọng của công trình xuống nền

đất phía dới và đảm bảo cho công trình ổn định và tồn tại lâu dài Cho nên việc tính toán móng sao cho phù hơp với sức chịu tải của nền là rất quan

trọng và không phải là việc dễ dàng Cho nên trong chơng trình đào tạo của trờng Đại học Mỏ - Địa chất đối với sinh viên ngành Địa chất công trình, ngoài việc học trên lớp giáo trình Nền và móng còn có đồ án môn học, nó giúp cho mỗi sinh viên :

+ Củng cố các kiến thức đã học và vận dụng nó vào những công

việc cụ thể

+ Biết các bớc thực hiện việc thiết kế và kiểm tra móng

+ Làm cơ sở giúp cho sinh viên hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp saunày

Với mục đích nh vậy, các thầy trong bộ môn Địa chất công trình đã giao cho mỗi sinh viên một đề tài với những yêu cầu và nhiệm vụ khác nhau Trong

đó đồ án của tôi có nội dung nh sau: Cho một mố cầu có kích thớc 3 x 5m, chịutác dụng tải trọng đúng tâm P, nghiêng với trục thẳng đứng góc δ = 5o và tải trọng nằm ngang H Mố cầu đặt trên nền gồm 2 lớp :

Lớp trên là sét pha dẻo dày 6m

Lớp dới là lớp sét cứng dày vô tận

Tải trọng tác dụng nh sau: P = 560 (T), H = 40 (T)

Chỉ tiêu cơ lý của đất đá nh sau:

 Yêu cầu:

♦ Xác định tải trọng giới hạn thẳng đứng và tải trọng ngang giới hạn cho phép tác dụng lên móng theo lý thuyết cân bằnggiới hạn.Từ đó xác định hệ số an toàn về ổn định của móng.

Chơng II : Kiểm tra ổn định trợt sâu

Chơng III : Xác tải trọng giới hạn

Chơng IV : Tính độ lún cuối cùng

Kết luậnTuy nhiên do kiến thức còn hạn chế và thiếu kinh nghiệm thực tế nên trong đồ án còn nhiều sai sót Rất mong đợc sự nhận sét, đánh giá và góp ý kiến của các thầy cô trong bộ môn

Chơng I : thiết kế móng

Căn cứ vào chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất phía dới và điều kiện làm việc của công trình là vừa chịu tác dụng của tải trọng thẳng đứng và tải trọngngang, các điều kiện về kinh tế – kỹ thuật và đặc biệt đây là móng dới mố cầu nên tôi quyết định chọn loại móng đơn cứng hữu hạn Để thuận tiện cho việc tính toán và xây dựng, ta đặt móng trong lớp sét cứng Các số liệu tính toán của móng đợc tính sơ bộ theo phơng trình bậc 3 sau:

b3 + K1b2 – K2 = 0

trong đó

w

tb 3 w

2 1

.hγMγ

.CM.hM

K2 = M3

w

tcγm

P. Với M1, M2, M3 đợc xác định bằng cách tra bảng theo góc nội ma sát ϕ

11,42.4,5

K2 =

1.2

956,16

Từ đó giải phơng trình bậc ba ra ta đợc b = 4,3 m < bc = 5m, do đó ta phải chọn lại chiều rộng của móng.Do móng là móng đơn cứng hữu hạn nên ta có

1 ≤ tgαtk < 2

<=> bgh1 ≤ b < bgh2

Trong đó : bgh1 = bc+ 2hm tgαgh1

bgh2 = bc+ 2hm tgαgh2

Chọn chiều cao móng hm = 2m ta có :

bgh1 = 3 + 2.2.1 = 7m

bgh2 = 3 + 2.2.2 = 11m

=> 7m ≤ b < 11m

Ta có thể chọn chiều rộng móng là b =8 m

Khi thiết kế móng đơn dới cột ta cần chú ý tỷ lệ :

l

b l

b

c

c =

=

 chiều dài móng l =

c

c b

l

3

5 = 13m

 Chọn bậc móng-tại sao ở đây lại vẽ ba bậc?

Kiểm tra điều kiện chịu lực:

Ta có sơ đồ chịu lực nh sau :

H

1m

d P h

G hm

σ max σ i σ min b

lc l

bc

- Sức chịu tải của nền đất : Đối với công trình cầu ta sử dụng công thức sau :

Rtc = 1,2{R’ [1 + k1(b - 2)] + 10k2.γ(h - 3)} Trong đó R’, k1, k2 là các hệ số đợc tra bảng theo trạng thái của đất.Với nền là sét cứng, có hệ số rỗng là eo = 0,62 tra bảng và nội suy ta có :

Ptb tc

P

tb tc

tc

−

2,2.681,88

=> σmax =

w

MF

- Tính chiều dày làm việc của bêtông

h0 >

cp c

c

tt).m.Rb

2(l

P

+∑

Trong đó ∑P - là tải trọng tính toán, tt ∑P = n.tt ∑P với n = 1,1tc

R cp – là cờng độ kháng cắt cho phép của bêtông, tra theo mácbêtông Thờng chọn bêtông mác 100# ữ 200# Chọn bêtông mác 200# vàmóng chịu ép khi uốn nên ta lấy Rcp = 100

m – là hệ số điều kiện làm việc của móng, lấy m = 1

=> h0 >

3).1.1002(5

c

2 c

++

−

Ml =

2

σσ)b(2b)l(l24

c

2 c

++

−

Trong đó σmax , σmin = ∑ +PF G ±Mw

∑P = n.∑P với n = 1,1tc

M = n.∑Mtc

Vậy σmax = ∑ +PF G +Mw = 1,1.557,87104+1372,8+1,1.288,8138,67 = 21,4 (T/m2)

σmin = ∑ +PF G −Mw = 1,1.557,87104+1372,8−1,1.288,8138,67 = 16,8 (T/m2)

σi − là ứng suất tiêu chuẩn tại mép cột phía có σmax

σi = σmin + (σmax - σmin) − b 

.tgαh

với tgα =

m

c2.h

2

19,9621,4

5)(2.133)

(824

Ml =

2

16,821,43)(2.85)(1324

b.h.Rm.m

M

Fl =

o a a

l.h.Rm.m

M

trong đó : Fb, Fl – là tổng diện tích côt theo theo cạnh b, l

m, ma – là hệ số làm việc của bêtông và cốt thép, lấy = 1

ho – là chiều cao làm việc của bêtông Nếu lấy chiều dày lớpbêtông bảo vệ là e = 4 cm ta có:

ho = hm – e = 2 – 4.10-2 = 1,96 m

Ra – cờng độ chịu kéo của cốt thép Ta chọn thép CT-5 và đối vớiloại công trình cầu cống thì Ra = 1800 kG/cm2.

Vậy ta có : Fb =

0.1,961.1.1800.1

Fl =

0.1,961.1.1800.1

28,189f

Fa

nl =

801,3

3,274f

Fa

2ebb

2ell

20 5.94 10.99 1.94 42 4.35 4.44 0.35Bảng tra các hệ số R’, k1, k2 để tính sức chịu tải theo quy phạm CNIP-200-62

ϕi – là góc ma sát trong của mảnh đất thứ i.

li – là chiều dài đoạn cung thứ i

Mgt = ∑

=

n 1

i i i.sinαgR Ngoài ra, công trình còn chịu tác dụng của lực ngang H ở trên mặt đất

và thành phần lực ngang Pn gây ra bởi lực nghiêng tác dụng lên mặt móng

Mgt = ∑

=

n 1

i i i.sinαg

trong đó : d, a – là khoảng cách từ lực ngang Pn, H đến tâm O1

dấu + lấy khi lực H nằm dới tâm O1, - khi H nằm trên O1

Gần mép C, cách khoảng 0,4m ta vẽ trục Y-Y’, trên đó ta xác định một

Pn

M¶nh gi sinα i cos α i li tg ϕ i ci gi.cosα i.tg ϕ i gi.sin α i Ci.li

i i i.sinαg

Cung trợt O2 có R2 = 10,6m cách mặt đất 1,5m Chia tơng tự nh trên ta đợc

i i i.sinαg

C B

Y’

Tâm O2 có R2 = 11m, nằm cách mặt đất 2m Ta chia thành các phân tố rộng 1m đợc 19 mảnh nhỏ Ta có :

Mảnh gi sinα i cos α i li tg ϕ i ci gi.cosα i.tg ϕ i gi.sin α i Ci.li

i i i.sinαg

i i i.sinαg

i i i.sinαg

i i i.sinαg

= 10.60,737 + 48,8.6 + 40.1 = 940,17 (Tm)

=> η2’ = 1,3

i i i.sinαg

= 12.106,765 +48,8.6 + 40.1 = 1613,98 (Tm)

=> η3’ = 1,4

Nh vậy ta thấy tâm trợt có hệ số ổn định nhỏ nhất là η3’ = 1,13 > 1, do

đó đảm bảo ổn định cho công trình không bị trợt sâu

chơng III : tính tải trọng giới hạn

Để tiện tính toán, ta quy tải trọng nghiêng P và tải trọng ngang H thành

một tải trọng nghiêng mới có trị số P’ và nghiêng một góc là δ’ Trong đó : P’ = 565 T

Nq, Nc, Nγ - là các hệ số tra bảng phụ thuộc ϕ, δ

Bảng tra trị số Nq, Nγ, Nc để tính tải trọng giới hạn theo Xocolovski cho móng băng nông chịu tải trọng nghiêng

b Do t¶i träng ngang Pn g©y ra :

Trêng hîp nµy, øng suÊt σz t¹i mét ®iÓm M bÊt kú tÝnh nh sau :

σz = 2

5.yzR2π

c Do tải trọng ngang H gây ra :

áp dụng công thức trên với các điểm đã chia ta có :

Điểm 3 : σz3 = 5,964 (T/m2) Pgl Pn

Điểm 4 : σz4 = 4,921 (T/m2) 13,2 6,86 Điểm 5 : σz5 = 3,954 (T/m2) 19,6 5,93

Điểm x (m) y (m) z (m) R (m) σ z 1

Do tính đối xứng nên ứng suất tại hai mép móng gây ra bởi tải trọng thẳng

đứng phân bố đều là bằng nhau, do đó kết quả tính ứng suất tại mép B lấy

nh của mép C ở trên

b Do tải trọng ngang Pn gây ra :

Cũng tơng tự nh tại mép C nhng mang ngợc dấu

c Do tải trọng ngang H gây ra :

VËy tæng øng suÊt t¹i mÐp mãng B do t¶i träng ngang vµ t¶i träng th¼ng

10

0162,0ε

1

ao

2 1

+

=

σi – lµ øng suÊt trung b×nh cña tõng líp

hi – lµ chiÒu dµy cña líp thø i

VËy ta cã :

S1 = 0,001.1,6

26,739

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn PGS – TS Tạ Đức Thịnh cùng các thầy cô giáo trong bộ môn Địa chất công trình đã giúp em hoàn thành tốt

đồ án này đúng thời hạn

Hà Nội ngày 15/4/2006