Đồ án thuyết minh nền móng

- Lớp đất thứ nhất cũng tương đối tốt và dày 3,6 m nên ta quyết định thiết kế móng đơn đặt trên nền đất thiên nhiên này.. - Cường độ tính toán của lớp đất cát hạt trung: Vì móng chịu tải

PHẦN I MĨNG ĐƠN

A TỔNG HỢP SỐ LIỆU

I Phần thiết kế và tính toán

1 Đánh giá về nền đất

a Xác định chỉ số dẻo và độ sệt của đất

- Lớp thứ nhất: số hiệu 86, độ dày 3,6m

- Bảng đường kính hạt

Đường kính

0.25

0.5-0.1

0.25-0.05

0.1-0.01

0.05-0.002 <0.002 Thành phần

- Dựa vào bảng thành phần hạt trên kết luận lớp đất thứ nhất không phải là lớp đất dính mà là đất rời

- Phân tích thành phần hạt ta có:

 Những hạt có đường kính trung bình >1 chiếm 2.5% khối lượng

 Những hạt có đường kính trung bình >0.5 chiếm 2.5+17.5 = 20%

=> Từ kết quả phân tích tích lũy phần trăm khối lượng các nhóm hạt

ta thấy khối lượng những hạt có đường kính >0.1 mm chiếm 77% tổng khối lượng (lớn hơn 75%) cho nên đất này là đất cát nhỏ

- Xác định các đặc trưng vật lý của lớp đất:

+ Hệ số rỗng tự nhiên:

- Lớp thứ 2:sốhiệu 26, dày 2.3 m

- Xác định chỉ tiêu cơ lý của đất:

0 < B = 0.629 < 1 => đất ở trạng thái dẻo

+ Hệ số rỗng:

G = 0.85 >0.8 => đất bão hòa nước

=> Kết luận đất này là đất cát pha ở trạng thái dẽo và bão hòa nước

- Kết quả thí nghiệm nén ép e-p với áp lực nén lún trong khoảng

Ta có kết quả xuyên tĩnh qc = 1.40 MPa = 140 T/m2 và kết quả xuyên tiêu chuẩn N là : 5 < N=8 < 9 => trạng thái của đất là xốp

Độ chặt của đất tương đối D = 0.2 ÷ 0.33

=> Kết luận: đất thuộc loại mềm yếu

=> Môđun nén ép

𝐸𝑜 = 𝛼 𝑞𝑐 = 5.0 ∗ 140 = 700 𝑇

𝑚2 ứng với đất cát pha ta có α = 3 ÷ 5

- Lớp đất 3: số hiệu 58, dày 

- Xác định chỉ tiêu cơ lý của đất:

0 < B = 0.13 < 0.25 => đất ở trạng thái nửa rắn

+ Hệ số rỗng:

G = 0.95 >0.8 => đất bão hòa nước

=> Kết luận: đất này là đất sét ở trạng thái nửa rắn và bão hòa nước

- Kết quả thí nghiệm nén ép e-p với áp lực nén lún trong khoảng

200 – 400 Kpa

Ta có kết quả xuyên tĩnh qc = 2.55 MPa = 255 T/m2 và kết quả xuyên tiêu chuẩn N là : N= 19 > 10 => đất có tính chất xây dựng tốt

=> Môđun nén ép

𝐸𝑜 = 𝛼 𝑞𝑐 = 6.0 ∗ 255 = 1530 𝑇

𝑚2 ứng với đất sét ta có α = 5÷ 8

b Phương án nền móng

- Lớp đất thứ nhất cũng tương đối tốt và dày 3,6 m nên ta quyết định thiết kế móng đơn đặt trên nền đất thiên nhiên này

2 Vật liệu làm móng

- Chọn bêtông mác 200 có : Rn = 900 T/m2 ; Rk = 75 T/m2

- Thép chịu lực AII có : Ra = 2800 Kg/cm2

- Lớp lót bêtông nghèo mác thấp M100, dày 100 mm

- Lớp bảo vệ cốt thép đáy móng dày 3cm (thường chọn 3 ÷ 5 cm) Chọn thi công 5 cm

3 Chọn chiều sâu chôn móng

Chọn hm = 1.4 m.(có hình vẽ minh họa)

hm : tính từ mặt đất tới đáy móng (không kể lớp bêtông lót) Thông thường móng nông nên chọn 1.4m  hm 2m và phải nằm trên mực nước ngầm, nếu mực nước ngầm nông thì cần có biện pháp xử lý nhưng trong trường hợp này mực nước ngầm nằm ở độ sâu 4.8m

II Tính toán thiết kế móng

1 Xác định tải trọng tính toán

𝑁𝑡𝑐 =𝑁

𝑡𝑡

117.51.15 = 102.17 𝑇

𝑄𝑡𝑐 =𝑄𝑡𝑡

1.271.15= 1.10 𝑇

𝑀𝑡𝑐 =𝑀𝑡𝑡

1.381.15 = 1.20 𝑇

2 Tính Rtc

- Giả sử chiều rộng móng ban đầu B = 1m

- Tra bảng  = 33033’ = 33.5 ta có:

A = 1.49

B = 6.99

C = 9.01

với m1, m2 lần lượt bằng 1.2 ; 1 ; Ktc = 1 (nếu trực tiếp thí nghiệm các mẫu đất lấy được tại nơi xây dựng)

- Cường độ tính toán của lớp đất cát hạt trung:

Vì móng chịu tải lệch tâm nên móng thường có dạng hình chữ nhật Chọn tỉ số L/B = 1.2

Mà Fm = B*L => 4.598

1.96 1.2

Chọn BxL = 1.9 x 2.3 m = 4.37 m2

4 Kiểm tra ứng suất dưới đáy móng

- Xác định cường độ tiêu chuẩn của đất nền với B = 1.9m

1.641.68 = 27.44 𝑇 𝑚2𝑚𝑖𝑛 =

1.641.68= 25.48 𝑇 𝑚2𝑡𝑏 =

𝑁𝑡𝑐

𝐹𝑚 =

115.634.37 = 26.46 𝑇 𝑚

=> Thỏa điều kiện móng chịu tải lệch tâm và thiên về an toàn

Cát nhỏ

6 Tính toán chiều cao móng

Chiều cao móng được tính từ điều kiện chống xuyên thủng

Lập bảng tính cho ho

b - bc2

7 Tính cốt thép và bố trí cốt thép cho móng

Vì ta có móng chịu tải lệch tâm nên móng có dạng hình chữ nhật và

Fa dài  Fa ngắn

 Tính thép theo phương cạnh dài

Ta đi xét mặt ngàm I – I tại mép cột như hình vẽ

Chọn thép 1214 => Fa-I = 18.473 cm2

 Tính thép theo phương cạnh ngắn

l - lc2

Ta đi xét mặt ngàm II–II tại mép cột như hình vẽ

qtbtt = (maxtt + mintt).L/2 = (31.556 + 29.302)*2.3/2=69.99(T/m)

MI-I = qtbtt ((b – bc)/2)2/2 = 0.125.qtbtt.(b – bc)2

= 0.125*69.99*(1.9 – 0.25)2 = 23.82 (T.m)

Fa-I = MI-I/( 0.9*Ra*ho) = (23.82*105)/(0.9*2800*65) = 14.54 cm2

Chọn thép 1312 => Fa-II = 14.703 cm2

Bản vẽ bố trí cốt thép cho móng:

PHẦN II MĨNG BĂNG

A TỔNG HỢP SỐ LIỆU

I Phần thiết kế và tính toán

1 Đánh giá về nền đất

a Số liệu về địa chất

-Số liệu địa chất đã được tổng hợp giống phần móng đơn

b Tải trọng tính toán

- Bảng tổ hợp tải trọng tính toán cho móng băng:

Trục STT Tên cột Q (T) N (T) M (T.m)

Chiều sâu mực nước ngầm cách mặt đất tự nhiên : 4.8m

Kích thước cột móng: Lc x Bc = 35x25 cm

2 Mặt bằng công trình

- Mặt bằng công trình móng băng như hình vẽ

3 Vật liệu làm móng

- Chọn bêtông mác 250 có : Rn = 1100 T/m2 ; Rk = 90 T/m2

- Thép chịu lực AII có : Ra = 2800 Kg/cm2

- Lớp lót bêtông nghèo mác thấp M100, dày 100 mm

- Lớp bảo vệ cốt thép đáy móng dày  3cm (thường chọn 3 ÷ 5 cm) Chọn thi công 5 cm

4 Chọn chiều sâu chôn móng

-Chọn hm = 1.2 m

hm : tính từ mặt đất tới đáy móng (không kể lớp bêtông lót)

II Tính toán thiết kế móng băng

1 Xác định tải trọng tính toán

Trục STT Tên cột Q tc (T) N tc (T) M tc (T.m)

Trong đó:

;

tt

tc N N

n

tt

tc Q Q

n

tt

tc M M

n



với n = 1.15

2 Tính sức chịu tải của đất nền

-Giả sử chiều rộng móng ban đầu là Bm = 1m

-Tra bảng  = 33o30’ ta có

(đầu thừa được chọn với điều kiện m = (1/4).L trong đó L là khoảng cách của đoạn liền kề) Khi đó tọa độ tải trọng của các điểm bây giờ là:

-Chiều dài móng là:

Lm = ( 1.0 + 9.75 ) x 2 = 21.5 m

-Chiều sâu chôn móng hm = 1.2 m

-Xác định sơ bộ diện tích móng như sau:

𝐹𝑚  𝑁𝑖𝑡𝑐

𝑅𝑡𝑐 −𝑡𝑏𝑕𝑚 =

453.5220.32 − 2.2 ∗ 1.2= 25.65 𝑚2-Theo giả sử ta có Bm = 1 m

=> Fm = Bm x Lm = 1 x 21.5 = 21.5 m2< 25.65 m2 (không thỏa)

=> Cần chọn lại Bm

Bm = (Fm* / Lm) = 25.65 / 21.5 = 1.19 m

25.80

tc tb

m

N

T m F

max = 20.30 T/m2 < 1.2 Rtc = 1.2x 20.93 = 25.116 T/m2

min = 20.14 T/m2 > 0

z i i i

Bảng tính lún tại tâm móng:

Loại đất Điểm z 2z/b L/b K o gl bt S i

Như vậy điều kiện :

z 0.2 zbt được thỏa mãn vì 2.049 T/m2< 0.2 x 11.216 = 2.2432 T/m2

Si = 2.767cm < [ Sgh ] = 8cm

Vậy độ lún tính toán nằm trong giới hạn cho phép

Tính độ nghiêng ta có tiến hành nhập số liệu Sap tính lún cho móng băng ta được giá trị chuyển vị cho 2 điểm lớn nhất như sau :

3

2.232 3.192

1.28 10 [ ] 0.002 750

Ta được dầm móng băng có kích thước là bsxhs = 350x700 mm

Sử dụng phần mềm Sap 2000 để tiến hành tính toán móng băng

Tính toán theo phương pháp móng mềm và xem móng được đặt trên nền đàn hồi

Tải trọng tác dụng lên từng cột như hình vẽ sau:

o gl z o

Biểu đồ mômen

Biểu đồ lực cắt

b Tính toán cốt thép chịu lực dọc dầm

Căn cứ vào cấp độ bền của bê tông B20 và nhóm cốt thép AII tra bảng trong sách sổ tay kết cấu ta được các thông số:

Rb = 11.5 MPa ; Rk = 0.9 MPa ; Rs = 280 MPa

=> thiên về an toàn

Tính toán tương tự cho các nhịp còn lại ta được kết quả ghi trong

Bố trí cốt thép cho các nhịp như các hình vẽ sau:

c Tính toán cốt thép chịu lực ở các gối

Xét gối 1

Từ biểu đồ mômen ta có M = 19.24 T.m

Cốt thép gối được bố trí là 70%.Astt = 0.7 x 1150 = 805 mm2

Cốt thép ở cánh được bố trí là 30%.Astt = 0.3 x 1150 = 345 mm2

Kiểm tra hàm lượng cốt thép ở gối

Chọn thép cánh 12 As = 1.131 cm2

Chọn lớp bảo vệ abv = 30 mm

=> att = 30 + (22/2) = 41.0 mm

=> hott = 700 –41.0 = 659 mm > hochọn = 640 mm

=> thiên về an toàn

 Tính toán tương tự cho các vị trí gối khác ta được số liệu trong

Chọn thép

cánh Gối

222

As=7.603 612 Gối

222+122

As=11.404 612 Gối

422+420

As=27.772 612 Gối

422+425

As=34.84 612 Gối

222

As=7.603 612 Bố trí cho các gối như hình vẽ sau:

d Tính toán cốt thép đai cho dầm móng

Để dầm móng không bị phá hoại do bê tông bị nén vỡ theo dải nén nghiêng Thì lực cắt phải thỏa mãn

Q         R b h

Nếu Q  Qbmin  b3 Rbt   b ho

thì bê tông dầm đủ chịu lực cắt, không cần tính toán cốt thép chịu

lực chỉ cần bố trí cốt đai theo cấu tạo

Trong dầm móng băng, lực cắt là hằng số.Từ biểu đồ lực cắt ta lấy

giá trị lực cắt lớn nhất để tính cốt đai Qmax = 64.76 T = 647.6 kN

Bê tông cấp độ bền B20 có Rb = 11.5 MPa, Eb = 27000 MPa, Rbt = 0.90

MPa, cốt đai nhóm CII có Rsw = 225 MPa, Es = 210000 MPa Dự kiến

dùng cốt đai 10 hai nhánh Asw   2 78.54 157.08  mm2

Bê tông nặng có các hệ số sai b2  2; b3  0.6; b4  1.5;   0.01.

Điều kiện tính toán cốt đai

=> Cần tính toán cốt đai để chịu lực cắt

Kiểm tra về điều kiện ứng suất chính nén

=> Qbt  718.124 kN Thỏa điều kiện Qmax  Qbt

Tính toán cốt thép đai

b b

647.6 201.6

1.28

b sw

120.96

b sw

sw sw sw

Cốt đai cấu tạo

Khi h = 700 mm > 450 mm theo quy định ta có:

299 647.6 1000

3 525 4

500

h

mm s

s s b

E E

=> Thỏa điều kiện giả thiết

e Bố trí cốt thép chịu lực cho cánh móng

PHẦN III

MĨNG CỌC

I Tổng hợp số liệu về địa chất

1 Xử lý số liệu, đánh giá điều kiện xây dựng công trình

 Lớp 1: Số hiệu 76 ; dày 4.5m

Tên : phân loại đất rời theo hàm lượng hạt (TCXD 45 - 78)

Đường kính

0.25

0.5-0.1

0.25-0.05

0.1-0.01

0.05-0.002 <0.002 Thành phần

-Từ kết quả đã cho ở bảng trên ta kết luận đây không phải là đất

dính mà là đất rời

-Xác định tên đất

-Ta có:

+Những hạt có đường kính trung bình > 1mm chiếm 6% khối lượng

+Những hạt có đường kính trung bình > 0.5mm chiếm 6+5=11% KL

+Những hạt có đường kính trung bình > 0.25mm chiếm 11+19=30% KL +Những hạt có đường kính trung bình > 0.1mm chiếm 30+12=42% KL +Những hạt có đường kính trung bình > 0.05mm chiếm 42+20=62% KL -Do tỉ lệ hạt cát có đường kính d > 0.1mm chiếm tỉ lệ 42% ( ít hơn 75% ) nên => lớp thứ nhất là đất cát bụi

-Xác định đặc trưng vật lý của lớp đất

+ Hệ số rỗng:

-Ta có góc ma sát trong  = 29o40’ = 29.66

-Môđun nén ép:

𝐸𝑜 = 𝛼 𝑞𝑐 = 2.0 ∗ 245 = 490 𝑇 𝑚2 trong đó ( α = 2 ứng với lớp đất cát bụi)

 Lớp 2: Số hiệu 86 ; dày 4.2m

Tên : phân loại đất rời theo hàm lượng hạt (TCXD 45 - 78)

Đường kính

0.25

0.5-0.1

0.25-0.05

0.1-0.01

0.05-0.002 <0.002 Thành phần

-Từ kết quả đã cho ở bảng trên ta kết luận đây không phải là đất

dính mà là đất rời

-Xác định tên đất bằng cách phân tích thành phần hạt

-Ta có:

+Những hạt có đường kính trung bình > 1mm chiếm 2.5% khối lượng +Những hạt có đường kính trung bình >0.5mm chiếm 2.5+17.5=20% KL +Những hạt có đường kính trung bình > 0.25mm chiếm 20+28=48% KL +Những hạt có đường kính trung bình > 0.1mm chiếm 48+29=77% KL -Do tỉ lệ hạt cát có đường kính d > 0.1mm chiếm 77% (chiếm trên

75%nên => lớp thứ hai là lớp đất cát nhỏ

-Xác định đặc trưng vật lý của lớp đất

+ Hệ số rỗng:

=>0.5< G = 0.71 < 0.8 : đất ở trạng thái ẩm

-Ta có qc = 7.10 MPa = 710 T/m2

góc ma sát trong  = 33o30’ = 33.5

-Môđun nén ép:

𝐸𝑜 = 𝛼 𝑞𝑐 = 2.0 ∗ 710 = 1420 𝑇 𝑚2 trong đó ( α = 1.5 ÷ 3 ứng với lớp đất cát)

 Lớp 3: Số hiệu 48 ; dày 4.3m

- Xác định chỉ tiêu cơ lý của đất:

=> Kết luận chung: Đất này là đất sét ở trạng thái dẻo cứng và bão hòa nước, không có tính bùn

- Kết quả thí nghiệm nén ép e-p với áp lực nén lún trong khoảng

Ta có kết quả xuyên tĩnh qc = 1.77 MPa = 177 T/m2 và kết quả xuyên tiêu chuẩn N là : N= 12 > 10 =>đất tốt

=> Môđun nén ép

𝐸𝑜 = 𝛼 𝑞𝑐 = 6.0 ∗ 177 = 1062 𝑇 𝑚2 ứng với đất sét dẻo cứng ta có α = 5÷ 8

 Lớp 4: Số hiệu 67 ;chiều dày lớp đất là m

- Xác định chỉ tiêu cơ lý của đất:

B =− 0.11< 0 => đất á sét ở trạng thái rắn

+ Hệ số rỗng:

G = 0.93>0.8 => đất bão hòa nước

=> Kết luận chung: Đất này là đất á sét ở trạng thái rắn và bão hòa nước, không có tính bùn

- Kết quả thí nghiệm nén ép e-p với áp lực nén lún trong khoảng

Ta có kết quả xuyên tĩnh qc = 5.72 MPa = 572 T/m2 và kết quả xuyên tiêu chuẩn N là : N= 27> 10 => đất có tính chất xây dựng rất tốt

=> Môđun nén ép

𝐸𝑜 = 𝛼 𝑞𝑐 = 7.0 ∗ 572 = 3432 𝑇 𝑚2 ứng với đất sét pha cứng ta có α = 5 ÷ 8

2 Đánh giá điều kiện địa chất

-Đất tại nơi xây dựng gồm có 4 lớp đất như sau:

+ Lớp đất 1: đất cát bụi ở trạng thái chặt xốp , dày 4.5 m

 = 1.77 T/m2 ,△ = 2.65

 = 29o40’ = 29.66

qc = 245 T/m2 , e = 0.85

Eo = 490 T/m2 + Lớp đất 2: đất cát nhỏ ở trạng thái chặt vừa, ẩm và dày 4.2 m

 = 1.87 T/m2 ,△ = 2.63

 = 33o30’ = 33.5

qc = 710 T/m2 , e = 0.65

Eo = 1420 T/m2 + Lớp đất 3: đất sét ở trạng thái dẻo cứng, bão hòa nước, dày 4.3m

 = 1.88 T/m2 ,△ = 2.69

 = 14o50’ = 14.83

qc = 177 T/m2 , c = 0.23 (kg/cm2)

Eo = 1062 T/m2 + Lớp đất 4: đất á sét ở trạng thái rắn, bão hòa nước và dày 

 = 1.94 T/m2 ,△ = 2.70

 = 20o20’ = 20.33

qc = 572 T/m2 , c = 0.32 (kg/cm2)

Eo = 3432 T/m2

-Mực nước ngầm nằm cách mặt đất tự nhiên 4.8m

-Kích thước cột Lc x Bc = 70 x 50 (cm)

-Vị trí cột 1−B

3 Tải trọng tính toán dưới cột

-Ta tiến hành thiết kế móng chịu tải trọng như sau:

Ntt = 355.4 T

Mtt = 44.4 T.m

Qtt = 7.4 T

4 Tính toán thiết kế móng

a Chọn chiều sâu đặt móng thỏa mãn điều kiện móng cọc đài thấp -Chọn chiều sâu chôn móng thỏa mãn điều kiện cân bằng của tải trọng ngang và áp lực bị động theo công thức

𝑕𝑚 > 0.7𝑡𝑔 45𝑜 −

2

2𝐻𝑡𝑡

′ 𝐵𝑚Trong đó: Htt = Qtt = 7.4 T

b Chọn kích thước cọc

- Kích thước cọc chọn là 30x30 cm, cốt thép 418

- Chiều dài cọc: chọn chiều sâu cọc hạ vào lớp 3

=> Chiều dài cọc là 13m, chôn vào đài 0.5m còn lại dài 12.5m

c Chọn vật liệu làm cọc và làm đài

- Chọn vật liệu làm cọc:

+ Bêtông M250 có Rn = 1100 T/m2; Rk = 88 T/m2

+ Cốt thép chịu lực AII : Ra = 28000 T/m2

+ Lớp lót đài bê tông nghèo M100 dày 10 cm

+ Đài liên kết ngàm với cột và cọc (xem bản vẽ móng)

- Chọn vật liệu làm đài:

+ Bêtông M200 có Rn = 900 T/m2; Rk = 75 T/m2

+ Cốt thép chịu lực AII : Ra = 28000 T/m2

d Xác định sức chịu tải của cọc

 Tính khả năng chịu tải của cọc theo vật liệu

- Sức chịu tải của cọc theo vật liệu là:

𝑃𝑣𝑙 = 𝑘𝑚 𝑅𝑛 𝐹𝑐 + 𝑚𝑐𝑡 𝑅𝑐𝑡 𝐹𝑐𝑡 Trong đó:

Tính khả năng chịu tải của cọc theo đất nền

Theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền

𝑄𝑎 = 𝑘𝑚(𝑚𝑅𝐴𝑃𝑞𝑃 + 𝑢𝑚𝑓𝑓𝑠𝑖𝑙𝑖) Trong đó:

- km: hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất km = 1

- mR, mf : hệ số điều kiện của đất ở mũi cọc, thân cọc

chúng phụ thuộc vào phương pháp hạ cọc (tra bảng) Lấy mR = 0.7 cho đất sét, mf = 1

- AP : diện tích tiết diện cọc

AP = d2 = 0.3 x 0.3 = 0.09 m2

- u : chu vi tiết diện cọc

u = 4d = 4 x 0.25 = 1.2 m

- li : chiều dày lớp đất mà cọc đi qua

- qp : sức chịu tải của đất dưới mũi cọc

(Tra bảng sức chống của đất qm tại mũi cọc ta có:

zmũi = 15m -> qp = 334 T/m2 = 3340 KN/m2)

- fsi : khả năng bám trượt xung quang cọc

fsi = i.hi(1−sin).tg + c

L1 = 1.0m z1 =2.5m cát bụi => f1 = 23 Kpa = 23 KN/m2

L2 = 1.5m z2 =3.75m cát bụi => f2 = 26.5 Kpa = 26.5 KN/m2

L3 = 1.4m z3 =5.2m cát nhỏ => f3 = 40.4 Kpa = 40.4 KN/m2

L4 = 1.4m z4 =6.6m cát nhỏ => f4 = 42.6 Kpa = 42.6 KN/m2

L5 = 1.4m z5 =8.0m cát nhỏ => f5 = 44.0 Kpa = 44.0 KN/m2

L6 = 1.5m z6 =9.45m đất sét => f6 = 38.415 Kpa = 38.415 KN/m2

L7 = 1.5m z7 =10.95m đất sét => f7 = 39.636 Kpa = 39.636 KN/m2

L8 = 1.3m z8 =12.35m đất sét => f8 = 40.868 Kpa = 40.868 KN/m2

L9 = 2.0m z9 =14.0 m á sét => f9 = 89.14 Kpa = 89.14 KN/m2

masat f si i

Q um f l

1 23 1.5 26.5 1.4 (40.4 42.6 44.0) 0.9 1.2 1

Ktc = 1.55 cho móngcó từ (11÷ 20) cọc

Theo cường độ đất nền

Qu = Qs + QP

QP = AP.qp với = 20o20’ tra bảng (nội suy) ta được:

N = 5.29

Nq = 6.69

Nc = 15.19