Tính toán thiết kế móng cột trục

Các tài liệu dùng để thiết kê 1.1 Nhiệm vụ được giao: - Tĩnh toán thiết kế móng cột trục B theo phương án móng nông trên nền tựnhiên, móng đơn bê tông cốt thép trên đêm cát, móng cọc - T

kPa

Spt N

cukPa

-DÒ ÁN NỀN VÀ MÓNG GVHD:TH.Ổ NGUYỄN THỊ THANH HƯƠNG

THUYẾT MINH TÍNH TOÁN

1 Các tài liệu dùng để thiết kê 1.1 Nhiệm vụ được giao:

- Tĩnh toán thiết kế móng cột trục B theo phương án móng nông trên nền tựnhiên, móng đơn bê tông cốt thép trên đêm cát, móng cọc

- Tĩnh toán và thiết kế móng cột trục c theo phương án đã chọn của phương ánmóng trên

- Tài liệu tham khảo gồm: Giáo trình “ Nền và Móng ” - Trường Đại học KiếnTrúc Hà Nội , giáo trình “ Hướng dẫn đồ án Nền và Móng ” - Trường Đại họcKiến Trúc Hà Nội, Tiêu chuẩn xây dựng TCXD 205:1998

Đất lấp xám ghi

DÒ ÁN NỀN VÀ MÓNGMặt Bằng Móng:

CVHD:TH.Ố NGUYỄN THỊ THANH HƯƠNG

ọl/ì

©

©

©

©

1.2 XÉC định loại biến dạng và chỉ sô giới hạn cho phép:

-Tra bảng 16.TCXD 45-78 để xác định loại biến dạng và chỉ số giới hạn chophép.Với công trình cần thiết kế là nhà khung BTCT có tường chèn

- Độ lún tuyệt đối giới hạn s h=0,08 m

- độ lún lệch tương đối giới hạn ASgh=0,001

1.3 Tải trọng công trình tác dụng lên móng

Ớ đây, tải trọng công trình tác dụng lên móng là tải trọng tính toán:

26 (kN)

1.4 Đánh giá điều kiện địa chất công trình, điều kiện địa chất thuỷ văn:

1.4.1 Điều kiện địa chất công trình

Theo báo cáo kết quả địa chất công trình, khu đất xây dựng tương đối bằngphẳng, được khảo sát bằns các phương pháp khoan thăm dò, xuyên tĩnh, xuyên

DÒ ÁN NỀN VÀ MÓNG CVHDiTH.Ỗ NGUYỄN THỊ THANH HƯƠNGtiêu chuẩn SPT đến độ sâu 30m Từ trên xuống dưới có các lớp đất, chiều dày ít

thay đổi trong toàn bộ mặt bằng công trình:

Điều kiện địa chất công trình dưới móng như trục địa chất, cụ thể là:

*Đất lấp xám ghi dày : 0,9 m

*Sét xám gụ dày : 6,5m

*Cát hạt nhỏ dày : 10,6m

*Cát hạt vừa chiều sâu chưa kết thúc ở độ sâu 30m

Bảng chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất

- Để tiến hành lựa chọn giải pháp nền móng và độ sâu chôn móng cần phảiđánh giá tiêu chuẩn xây dựng của các lớp đất.

: Đất lấp xám ghi có chiều dày trung bình 0,9m Lớp đất này không đủ khả

năng chịu lưc để làm móng công trình, phải bóc bỏ lớp này và phải đặt móngxuống lớp đất dưới đủ khả năng chịu lực

: Cát pha có chiều dày 5,9m

w -W 27 2-24+ Độ sệt của đất: I2 P2 = > — = 0,533

WI2-WP2 30-24

Ta thấy 0 <1^=0,533 <1 -> nền đất ở trạng thái dẻo có môđun biến dạng

là E=8250( KPa), là lớp đất trung bình

Ỵ

S 2(1 + 0,01,W2) 1 = 26,5.0+ 0,01.27,2) 1=0 822

DÒ ÁN NỀN VÀ MÓNG CVHD:TH.Ỗ NGUYỄN THỊ THANH HƯƠNG+Trọng lượng riêng đẩy nổi của đất lớp 2:

ydl,,= Ỵs2~Ỵ" = 26,5 ~10 = 9,06 kN/m3

1 + e, 1 + 0,822: Sét xám gụ dày là 6,5m

_ T _ W3-Wp3 36,4-24,5+ Độ sệt của đất IL3= —-———= _ 7———_=0,65

WL3-WP3 42,8-24,5

Ta thấy 0,5<IL2=0,65<0,75 -> đất ở trạng thái dẻo mềm, có môđunbiến dạng E =5890 (KPa) là lớp đất trung bình

UA „ , _ YS3(1 + 0,01.W3) ,26,6.(1 + 0,01.36,4)+Hê sô rỗng : e3 = 4131—11 -Ì_L _ 1 =—1—1- -— -—-1 = 1

sâu 30 m

„A „ * _ yS5(l + 0,01.W5) 27.(1 + 0,01.19,5)+Hê sô rỗng e5= 4111—n -LL - 1 =—1—Z1Z. -—- — 1 = 0,69

Mực nước ngầm ở độ sâu 1,5 m kể từ mặt đất Mực nước nằm khá caonhưng không có khả năng ăn mòn cấu kiện bê tông cốt thép

DÒ ÁN NỀN VÀ MÓNG CVHDiTH.Ỗ NGUYỄN THỊ THANH

2 Thiết kê phương án móng đơn bê tông cốt thép dưới cột trục B

2.1 Móng nông trên nền thiên nhiên

0 n 1,15

K tc

DÒ ÁN NỀN VÀ MÓNG

Tải trọng tiêu chuẩn :

CVHD:TH.Ố NGUYỄN THỊ THANH HƯƠNG

Chiều sâu chôn móng h = 1,7m đối với cốt ngoài nhà Đế móng nằm tronglóp đất thứ 2 cát pha là : 0,8m

Các thông số sức chống cắt của lớp đất :(pn= 17°;Cn= 17,5 (kPa)

Tra bảng( Bảng 3-2 trang 27 sách HDĐA Nền và Móng) các hệ số để tính

áp lực tiêu chuẩn của nền đất là : A= 0,39; B= 2,57; D= 5,15

+ Giả thiết b = 2,8 m

+Cường độ tính toán của đất nền:

R=HL£k(AbyII+BhTlI'+Dcn)

Tra bảng( Bảng 3-1 trang 27 sách HDĐA Nền và Móng) :m,=l,l vì đất cát pha có I|> 0,5

m2=l,0 vì công trình là nhà khung không thuộc loại tuyệt đối cứng

Ktc= 1,0 vì chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo kết quả thí nghiệm trực tiếp vớiđất

Tĩnh trị tính toán thứ hai trung bình của trọng lượng thể tích đất kể từ đáy

Điểm z(m) 2z/b

0.00 0.00 1.1852 1.0000 135.120030.4800.60 0.44 1.1852 0.9570 129.309435.9161.20 0.89 1.1852 0.7886 106.554241.3521.80 1.33 1.1852 0.5927 80.083146.7882.40 1.78 1.1852 0.4366 58.987152.2243.00 2.22 1.1852 0.3255 43.976857.6603.60 2.67 1.1852 0.2481 33.523663.0964.20 3.11 1.1852 0.1936 26.165968.5324.80 3.56 1.1852 0.1545 20.876773.9685.10 3.78 1.1852 0.1390 18.787576.6865.40 4.00 1.1852 0.1257 16.984781.6666.00 4.44 1.1852 0.1040 14.055886.6466.60 4.89 1.1852 0.0874 11.805591.6267.20 5.33 1.1852 0.0743 10.044396.6067.80 5.78 1.1852 0.0640 8.6427101.586

DÒ ÁN NỀN VÀ MÓNG+Diện tích sơ bộ của đế móng :

CVHD:TH.Ỗ NGUYỄN THỊ THANH HƯƠNG

Cưòug độ tính toán của đất nền dưới đáy móng ứng với móng có b= 2,8m

1,1x1

Rtc= R b= 2,8m =j (0,39.2,8.9,06 + 2,57.2,15.16,33 + 5,15.17,5) = 188,5 kpa

1,2R= 1,2 188,5= 226 kPap“ax = 21 IkPa < 1,2R=226 kPaPỈb=165,6kPa < R =188,5 KPa

DÒ ÁN NỀN VÀ MÓNG CVHDiTH.Ỗ NGUYỄN THỊ THANH HƯƠNGNhư vậy điều kiện áp lực được thoả mãn

Vậy kích thước sơ bộ đế móng là: lxb= 3,4 x2,8 (m)

2.1.2 Kiểm tra kích thước sơ bộ đáy móng theo điều kiện biến dạng

-ứng suất gây lún tại đế móng là : ơỊ=o = P!b"cr?=o = 165,6 - ơỊm0

ơb,

=0 =0,9.16,5 + 0,5.9,06 + 0,6.18,5 = 30,48 kpaơ£0=165,6 - 30,48 = 135,12 kpa

chia đất nền thành các lớp phân tố có chiều dày thoả mãn điều kiện

b 2 8h|<= — = —— = 0,7m, ta chon h;= 0,6 m

Ta thấy rằng khoảng cách từ đáy móng đến hết lớp đất thứ hai là 5,lm.Tại đó ơ , = 18,7875 kPa > 0,1 ơbt = 7,6686 kPa Như vậy giới hạn nền nằm sanglớp đất thứ 3 Ta tiến hành chia lớp đất thứ 3 thành những đoạn nhỏ có hj = 0,6m

và cũng tiến hành như lớp đất thứ 2 với các giá tri ứng suất tại đỉnh lớp đất thứ 3là: ơgl = 18,7875kPa và ơbt = 76,686kPa

Và đến độ sâu z = 7,8 m kể từ đáy móng thì :

ơgl =8,6427 kPa < 0,1 ơb' = 10,1586 kPa

ỔVTH: NGUYỄN NGỌC HIẾU - LÓP 2003Ẵ4 - TPANG 8

DÒ ÁN NỀN VÀ MÓNG CVHDiTH.Ỗ NGUYỄN THỊ THANH HƯƠNG

Nhận xét: vì đất nền có lớp phía trên tốt hơn so với lớp dưới, nên ta lấy thoả mãn thì đó là giới hạn nền

Độ lún của nền xác định theo công thức : s =

s = 0,8.0,6.<

18,7875

+ 129,3 + 106,55 + +

2 218,7875 , 8,6427'

= 0,03 5m = 3,5cm < s >h = 8cm

Độ lún của móng s = 3,5 cm < Sgh = 8cm

Như vậy thoả mãn điều kiện độ lún tuyệt đối còn độ lún lệch tương đối ASgiữa các móng trong dãy cột trục B sẽ bảo đảm AS <ASgh vì điều kiện địa chấtdưới các móng không biến thiên nhiều và tải trọng tác dụng xuống các móng củadãy này cơ bản như nhau

2.1.3 Kiểm tra điều kiện áp lực lên lớp đất yếu

• Do móng được đặt trên nền có lớp đất yếu hơn nằm dưới lớp đất tốt và giớihạn nền lại nằm ở lớp đất yếu nên ta cần phải kiểm tra điều kiện áp lực lên lớpđất

yếu

• Điều kiện kiểm tra là:

ơ8^ + ơ^h h < Rd (ta xét ở đỉnh lớp đất yếu)Úng suất bản thân tại đỉnh lớp đất yếu:

ơzblh+hi = XYA = 0,9.16,5 + 0,6.18,5 + 5,3.9,06 = 73,968kPaÚng suất gây lún tại đỉnh lớp đất yếu là: Ơ?=M = Ko-Ơ^,cũng như tính toán phần biến dạng ta đã tính được ơ®v = 20,8767kPa

ơgl

h +ơbl hlh = 73,968 + 20,8767 = 94,85 kPa

Công thức cường độ tính toán cảu đất ở đỉnh lớp đất yếu:

,b 2 2

Rdy = —[0,25.6,2.9,06 + 2,05.6,8.10,88 + 4,56.20] = 282,6kPa

Vậy điều kiện áp lực lên lớp đất yếu được đảm bảo

2.1.4 Tính toán độ bền và cấu tạo móng:

Dùng bê tông mác 200, có Rn= 9000 kPa, Rk= 750 kPa,

N"

ptt _ x > 0

A min 1

111342

Thoả mãn điều kiện 100 < a <200mm

+Mô men tương ứng với mặt ngàm II-II:

2.2 Móng đơn bê tông cốt thép trên đệm cát:

2.2.1 xác định kích thước sơ bộ đáy móng

Dùng cát hạt thô đầm chặt vừa để làm đệm cát.Tra bảng TCXD45-78,ta cócường độ tính toán của cát đệm: Ro = 400Kpa, cường độ này ứng với b,=lm;h,=2m Cường độ tĩnh toán của cát tính theo công thức tính đổi quy phạm

Thiết kế móng đơn bê tông cốt thép trên nền đệm cát, chọn độ sâu chôn móngh=l,6 m kể từ đáy móng đến lớp đất phía ngoài nhà, đất trong nhà chênh đấtngoài nhà là 0,45 m

Tải trọng tiêu chuẩn ở đỉnh móng : với n =1,15

Ớ đây đối với cát hạt vừa nên hệ số kể đến độ ảnh hưởng của bề rộng móng

'3,944

= l,81m Ta chọn b = l,8m

1,2

1= 1,8.1,2= 2,16mVậy ta chọn 1 =2,4m , b=l,8 m

2.2.2 Kiểm tra kích thước sơ bộ đáy móng theo điều kiện áp lực

plx = 452kPa <1,2R=475,2 kPa

=31 lKpa < R =396 kpa

Vậy ta chọn kích thước sơ bộ của đáy móng bxl=l,8x2,4(m),điều kiện áp lực tại

đáy móng được thoả mãn

2.2.3 Xác định kích thước đệm cát và kiểm tra theo điều kiện áp lực ỏ đáy đệm cát.

*Chọn chiều cao đệm cát hđ =1,4m

DÒ ÁN NỀN VÀ MÓNG CVHDiTH.Ỗ NGUYỄN THỊ THANH HƯƠNG

Kiểm tra chiều cao đệm cát theo điều kiện áp lực lên lớp đất đáy móngCoi lớp đệm cát như một bộ phận của đất nền, tức là đồng nhất và biến dạng

tuyến tính Do đó có thể sử dụng được những công thức tính ứng suất và biếndạng của môn cơ học đất

DÒ ÁN NỀN VÀ MÓNG CVHD:TH.Ỗ NGUYỄN THỊ THANH HƯONC

Hy = h+ h dc = 1,6+1,4 = 3m

0 =1167 KN Với lóp đất đặt móng tra bảng theo (p n =17° ->A= 0,39; B= 2,57; D = 5,15

m,=l,l , m2=l,kB=l, c n =17,5kpa.

b =^/7,14 + 0,32 - 0,3 = 2,38m

2.2.4 Kiềm tra điều kiện áp lực lên lớp đất yếu

- Do lớp đất thứ 3 yếu hơn lớp đất thứ 2 và giới hạn nền kết thúc ở lớp thứ3 nên

ta cần kiểm tra điều kiện áp lực lên lóp đất yếu

- Điều kiện kiểm tra là:

ơf=hj + ơ* h h < Rd (ta xét ở đỉnh lớp đất yếu)+úng suất bản thân tại đỉnh lớp đất yếu:

<h+hi=Zyi-h, =0,9.16,5 + 0,16.18,5 + 5,3.9,06 = 73,968kPaứng suất gây lún tại đính lớp đất yếu là: ơ^h = K0.ơ^

cũng như tính toán phần biến dạng ta đã tính được <j ể [ 2 = 20,2692 kPa

ơgl + ơb,

h = 73,968 + 20,2692 = 94,2372 kPa

z=hi z=h+hiCông thức cường độ tính toán của đất ở đỉnh lớp đất yếu:

Tra bảng ta có:

A=0,25 ; B = 2,05; D = 4,56'V = °’9-16’5 + °’6-18’5 + 5’3 -9’06 = 10,88kN / m'2>, 6,8

Rdy = —[0,25.7,12.9,06 + 2,05.6,8.10,88 + 4,56.20] = 284,9kPa

Vậy điều kiện áp lực lên lớp đất yếu được đảm bảo

2.2.5 Kiểm tra kích thước sơ bộ đáy móng theo điều kiện biến dạng.

ứng suất gáy lún ở đê móng là do tải trọng trực tiếp tại đê móng :

+úng suất bản thân ở đáy móng: ơ|G =0,9.16,5 + 0,6.18,2+0,1.9,06=26,86KPa

+úng suất gây lún tại trọng tâm diện tích đáy móng :

<0 = PĨ - <0 = 311 - 26,86 =284,14 Kpa+ứng suất gây lún tại độ sâu z

ƠS'=K ơ gl

7=0

chia đất nền thành các lớp phân tố thoả mãn điều kiên: h; < _ - - 0 45m

hoặc hj=0,2.b=0,2.1,8=0,36.Ta lấy h,=0,4m

Bảng tính ứng suất gây lún do tải trọng trực tiếp tại đế móng gây ra

Ta thấy tại độ sâu 5,2 m kể từ đáy móng, là đáy của lớp đất thứ 2có0,1.0-* =7,3972<(jf/=20,2692 (kPa), do đó giới hạn nền nằm sang lớp đất thứ 3

Ta cũng chia lớp đất thứ 3 thành những phân tố có h = 0,4m và ta thấy tại độ sâu8m kể từ đáy móng thì 0,l.cC'=9,7212>crg/=8,8969 (kPa), áp dụng công thứctính lún cho các lớp phân tố.Tra bảng quy phạm với cát thô chặt vừa đượcE=35000

Bề rộng đáy đệm cát: bd=b+2.hd.cotga =1,8+2.1,4.cotg60° =3,417m,bđ=3,4m

Chiều dài đệm cát : ld= 1 +2.hd.cotga = 2,4 + 2.1,4.cotg60° =4m

H

2.2.6 Tính toán độ bền và cấu tạo móng

Dùng bê tông mác200, Rn= 9000kPa Thép chịu lực CII Ra=260000KPa

DÒ ÁN NỀN VÀ MÓNG CVHD:TH.Ổ NGUYỄN THỊ THANH HƯƠNG

*.Mô men tương ứng với mặt ngàm I-I

+—-(P“ -p" ) = 148,3 + -1—(473-148,3) = 344,5kPa

i min J v max min 7 ’ 2 4 v ’ 7

Diện tích cốt thép để chịu mômen Mj

*Mô men tương ứng với mặt ngàm II-II:

B

MÓNG TRÊN ĐÊM CÁT

2.3.Móng cọc 2.3.1 Xác định kích thước và phương pháp thi công

Thiết kế móng cọc cho dãy trục B nhà khung bê tông cốt thép có tường chèn .Tiết diện cột 0,22x0,5m, lấy nền nhà phía trong cốt ±0,00 cao hơn cốt ngoài nhà0,45m , cốt phía ngoài nhà cách đỉnh đài 0,8m

Tải trọng tiêu chuẩn :

Điều kiện địa chất công trình dưới móng

để thép chờ và chôn đầu cọc vào đài một đoạn 0,15m

Chọn độ sâu chôn đài h=l,8m kể từ cốt 0.00=> đáy đài đặt ở lớp đất thứhai.Chân cọc cắm vào lớp 4 cát hạt nhỏ chặt vừa 5,35m

chi tiết nối coc

1:Bản thép dùng để nối cọc 2:Đừơng hàn

3:Bản thép hàn vào thép dọc 4:Đoạn cọc trên

2.3.2.2 Xác định sức chịu tải của cọc theo cường độ đất nền

Chân cọc tỳ lên lớp cát hạt nhỏ chặt vừa nên cọc làm việc theo sơ đồ cọctreo(cọc ma sát)

Sức chịu tải của cọc lên đất nền xác định theo công thức:

p„ =m.(mR.R.F + u^m(i.fi lị)

i=lCường độ tính toán của đất ở chân cọc với độ sâu H=18,65m Tra bảng cónội suy với dất cát hạt nhỏ ta dược: R = 3120 kPa

F là tiết diện ngang chân cọc: F =0,3x0,3 = 0,09 m2

u là chu vi của tiết diện ngang cọc: u = 2x(0,3 + 0,3) = l,2m

DÒ ÁN NỀN VÀ MÓNG GVHDiTH.Ổ NGUYỄN THỊ THANH HƯƠNGChia nền thành các lớp đất đồng nhất chiều dày mỗi lớp <2m Ớ đây z và Htính từ cốt thiên nhiên

Do đóng cọc bằng búa điezen nên ta có m=l; mR=l; mfi=l

Cường độ tính toán của ma sát giữa mặt xung quanh cọc và đất bao quanh

f tra bảng phụ thuộc vào z là khoảng cánh từ cốt tự nhiên đền điểm giữa củamỗi phân lớp

Các kết quả tính toán được trình bày dưới bảng sau :

Lớp đất Chiều Nsi.Lsi Cui Lci

n csb =

.fi h| )=1.( 1.3120.0,09+1,2.479,86775)=856,64KN

i=l

p 1075_ _Td_ _ = 767,86KN

1,4 1,4

0,5

DÒ ÁN NỀN VÀ MÓNG GVHDiTH.Ố NGUYỄN THỊ THANH HƯƠNG

23.23 Xác định sức chịu tải của cọc theo kết quả xuyên tĩnh tiêu chuẩn spt

N.ị là chỉ số SPT của lớp đất thứ i có bề dày tương ứng là Lsj

c là lực dính không thoát nước của lớp đất dính thứ i có bề dày là L

DÒ ÁN NỀN VÀ MÓNG GVHDiTH.Ố NGUYỄN THỊ THANH HƯƠNGh; , sức cản phá hoại của toàn bộ thành cọc

với qsi = qci/a tra bảng phụ thuộc loại đất, loại cọc

Thay số vào công thức (1) ta được :PX= ^0- = 435 KN

2.3.3 Xác định sô lượng cọc và bô trí cọc trong móng

Tính theo sức chịu tải của cọc ta thấy Pv> Pđ > Pspt > Px= 435 kN-> Ta đưa Px= 435 kN vào tính toán áp lực tính toán giả định tác dụng lên đế đài

N“ =n.Fd h.y tb=l,1.2,7.1,8.20 =106,92KNLực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài:

N“ = NjỊ + Nd =1342 + 106,92= 1448,92 KN

N“ _ 1448,92

Vì có độ lệch tâm nên ta tăng số lượng cọc lên

p N1' M;'.X,

max min

2> ?

p? = 1475 280,8.0,75maxmin 4.0,75: = 295 ± 93,6kN

/>1 =388,6 kNPJ!=201,4kNTrọng lượng tính toán của cọc:

DÒ ÁN NỀN VÀ MÓNG CVHDiTH.Ỗ NGUYỄN THỊ THANH HƯƠNG

Pcọc=0,3.0,3.1,1.17,15 .(25-10) + 0,15.25=29,22 KNTrọng lượng của đất do cọc chiếm chỗ :

[p, -(pỊ, + Pc)]-n, _ [435 - 403,82].5 _

= 0,358 Vậy số lượng cọc

và cách bố trí cọc trong đài tưong đối họp lý

2.3.4 Kiểm tra nền móng cọc theo điều kiện biến dạng

Độ lún của nền móng cọc được tính theo độ lún của nền khối móng quy

a = (ptb/4 ,b=<p.- h + ( P2-h2 + + cpn