Đồ án nền móng công trình ĐH Mỏ

Kinh tế xã hội ngày càng phát triển, kéo theo sự phát triển đó là hàng loạt các công trình xây dựng mọc lên để làm cơ sở hạ tầng phục vụ cho quá trình sản xuất. Đối với công trình xây dựng,việc tính toán thiết kế nền móng bên dưới cũng không kém phần quan trọng so với tính toán và thiết kế cấu trúc bên trên công trình.Bởi lẽ nền và móng có ổn định thì công trình bên trên mới tồn tại và hoạt động an toàn được. Cho nªn trong chương tr×nh ®µo t¹o cña tr¬êng §¹i häc Má §Þa chÊt ®èi víi sinh viªn ngµnh §Þa chÊt c«ng tr×nh_địa kỹ thuât, ngoµi viÖc häc trªn líp gi¸o tr×nh NÒn vµ Mãng cßn cã ®å ¸n m«n häc, nã gióp cho mçi sinh viªn : + Cñng cè c¸c kiÕn thøc ®• häc vµ vËn dông nã vµo nh÷ng c«ng viÖc cô thÓ. + BiÕt c¸c b¬íc thùc hiÖn viÖc thiÕt kÕ vµ kiÓm tra mãng. + Lµm c¬ së gióp cho sinh viªn hoµn thµnh tèt ®å ¸n tèt nghiÖp sau nµy. §å ¸n cña em gåm cã c¸c chương như sau: Më ®Çu. Chương 1 Tính toán áp lực của khối trượt trên sườn đá. Chương 2 Thiết kế móng dưới tường nhà công nghiệp Chương 3 Vẽ biểu đồ ứng suất theo phương thẳng đứng và đường đẳng ứng suất Chương 4 Tính độ lún cuối cùng lớn nhất của móng Kết luận

MỞ ĐẦU

Kinh tế xó hội ngày càng phỏt triển, kộo theo sự phỏt triển đú là hàng loạt cỏc cụng trỡnh xõy dựng mọc lờn để làm cơ sở hạ tầng phục vụ cho quỏ trỡnh sản xuất Đối với cụng trỡnh xõy dựng,việc tớnh toỏn thiết kế nền múng bờn dưới cũng khụng kộm phần quan trọng so với tớnh toỏn và thiết kế cấu trỳc bờn trờn cụng trỡnh.Bởi lẽ nền và múng cú ổn định thỡ cụng trỡnh bờn trờn mới tồn tại và hoạt động an toàn được

Cho nên trong chương trình đào tạo của trờng Đại học Mỏ - Địa chất đối với sinh viên ngành Địa chất công trình_địa kỹ thuõt, 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 sau này

Đồ án của em gồm có các chương như sau:

Mở đầu

Chương 1 Tớnh toỏn ỏp lực của khối trượt trờn sườn đỏ

Chương 2 Thiết kế múng dưới tường nhà cụng nghiệp

Chương 3 Vẽ biểu đồ ứng suất theo phương thẳng đứng và đường đẳng ứng suất Chương 4 Tớnh độ lỳn cuối cựng lớn nhất của múng

Kết luận

Nội dung và nhiệm vụ

Trên một sườn đá gãy khúc người ta đắp một khối đất sét pha và dự tính

xây nhà công nghiệp cách vai dốc 3m với chiều rộng nhà là 7m chạy dài theo mái dốc, chiều dày của tường là 0,4m Hình vẽ và các số liệu như sau:

Góc dốc (độ): α1 = 110, α1 = 350, α2 = 320, α3 = 200, α4 = 280

Tải trọng q (T/m) = 29

Khối lượng thể tích TN γw = 1.8 (T/m3)

Độ ẩm W = 25%

Khối lương riêng γs = 2.68 (T/m3)

Góc ma sát trong φ = 220

Lực dính kết c = 0.19 kG/cm2

Hệ số rỗng ứng với các cấp áp lực P= 1,2,3,4 kG/cm2 là ε1 = 0.81, ε2 = 0.76,

ε3 = 0.73, ε4 = 0.71

Yêu cầu:

1 Xác định áp lực của khối trượt trên sườn đá

2 Thiết kế móng dưới tường nhà công nghiệp

3 Vẽ đồ thị biểu diễn trạng thái ứng suất thẳng đứng σz ,và đường cùng ứng suất σz = 0.6p, σz = 0.4p ;σz = 0.2p (p- áp lực gây lún dưới đáy móng)

4 Tính độ lún cuối cùng lớn nhất của móng ( bỏ qua ảnh hưởng của lớp đá cứng)

CHƯƠNG 1 TÍNH TOÁN ÁP LỰC CỦA KHỐI TRƯỢT

TRÊN SƯỜN ĐÁ.

Để tính toán áp lực của khối trượt trên sườn đá ,cần thực hiện các bước sau:

• Tính toán kích thước của khối đắp

• Chia khối đắp thành các lăng thể phân tố với mặt trượt của mỗi phân tố là mặt phẳng như hình vẽ trên (kích thước của từng phân tố được ghi trên hình vẽ) Sau

đó tính diện tích của từng lăng thể

• Tính trọng lượng của các lăng thể phân tố: Gi theo công thức sau

Gi= γ.Fi

• Tính tải trọng phụ thêm tác dụng lên các phân tố Pi

• Tính tổng tải trọng tác dụng lên các lăng thể phân tố: Qi = Gi + Pi

• Tính lực pháp tuyến Ni và lực tiếp tuyến Ti như sau:

Ni= Qi cos i

Ti= Qi sin i

• Tính chiều dài toàn bộ mặt trượt L Từ đó tính tổng lực dính trên toàn bộ mặt trượt Ci.Li

• Tính áp lực trượt cho từng phân tố

Ở điều kiện cân bằng tổng hình chiếu của tất cả các lực, trong đó kể cả phản lực của áp lực trượt Ei lên mặt trượt bằng 0

Ta có:

E1 + N1.tanϕ + c.l1 – T1 = 0

Đối với phân tố thứ 2: Xét đến tác dụng của lực E1 nhưng trái dấu:

E2 + N2.tanϕ + c.l2 – T2 – E1 = 0

=>Tổng quát: đối với khối phân tố thứ i:

E + N.tanϕ + c.l – T – E = 0

Vậy: Ei = Ei-1 + Ti− Ni.tanϕ− cli

Trong đó: Ei-1 là phản lực của áp lực trượt từ khối đất đá phía trước theo hướng mặt trượt

• Nếu giá trị Ei-1> 0, cùng chiều với chiều dương quy ước => sẽ không ảnh hưởng tới lăng thể phân tố Ei Do đó khi tính toán áp lực trượt cho lăng thể phân tố thứ

i sẽ không xét đến áp lực trượt Ei-1

E0 = 0 T/m

E4 = E0 + T4 − N4.tanϕ− c.l4 = 0 +3.85–2.72– 8.1 = - 6.97T/m

E3 = E4 + T3 − N3.tanϕ− c.l3 = 6.97 + 61.45– 68.2 – 12.2 = -11.98T/m

E2 =E3 + T2 − N2.tanϕ− c.l2 =11.98 + 64.5 – 37.21– 11.59= 27.68 T/m

E1 =T1 − N1.tanϕ− c.l1 = 10.71 – 22.27 – 15.48= - 27.04T/m

Do E2 đều dương, nên khi tính toán E1 sẽ không tính đến giá trị này

• Giá trị E1< 0 nên khối đất ổn định trượt

Áp lực tác dụng lên toàn bộ mặt trượt bằng:

E = E1+ E2 + E3+ E4 = -18.31 T/m

1

8*7.8/2

=31.2

1.8*31.2

=56.16 0 56.16

56.16*cos11

=55.13 0.404 22.27

1.9*8.15

=15.48

10.7

1 3.52 -27.04

2

(4.3+7.8)*5/2

=30.25

1.8*30.2 5

=54.45

2*29=

58

112.45

112.45*cos35

=92.11 0.404 37.21

1.9*6.1

=11.59 64.5 0.75 27.39

3

(2.12+4.3)*6/2

=19.26

1.8*19.2 6

=34.66

5*29=

145 179.66

179.66*cos20

=168.83 0.404 68.2

1.9*6.38

=12.12

61.4

5 1.3 -11.98 4

2.12*4/2

=4.24

1.8*4.24

7.63*cos28

=6.738 0.404 2.72

1.9*4.53

=8.1 3.85 3.02 -6.97

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ MÓNG DƯỚI TƯỜNG

NHÀ CÔNG NGHIỆP

Lý do chọn móng băng:do công trình có tải trọng ko quá lớn,sử dụng móng cọc

là không cần thiết,tốn kém kinh phí xây dựng,ta cũng không nên sử dụng móng nông do nền đất xây dựng không tốt,với tải trọng công trình như vậy thì móng nông khó có thể đảm bảo ổn định cho xông trình làm việc lâu dài.Vì vậy ta chọn móng băng là hợp lý nhất,vừa đảm bảo tính kinh tế và yêu cầu kỹ thuật.

• Chọn chiều sâu đặt móng là h=1 m

tb = 2

• Chiều rộng móng (b) được xác định theo công thức sau:

b2 + K1.b – K2 =0 (1)

Trong đó, hệ số K1, K2 được xác định như sau:

Tra bảng với φ =220 ta có: A= 0.61 ; B= 3.44; D= 6.04 Thay vào biểu thức trên có:

Thay K1, K2 vào công thức (1) ta có: b2 + 9.63.b – 26.4 =0

→ b= 2.26 (m)

Chọn b=2.4(m)

• Kiểm tra điều kiện kích thước móng :

Chọn hm= 0,6 (m) → tgαtk = = = 1,67(thỏa mãn)

• Kiểm tra chiều dày làm việc của móng:

ho = hm-0,04 = 0,6-0,04=0,56 (m)

Chiều dày tối thiểu làm việc của móng:

homin = (2)

Trong đó:

- Q là lực cắt dưới móng: Q= a.σ

a là khoảng cách từ mép móng đến mép tường:

a= =1m

σ là ứng suất dưới đáy móng: σ=

G là trọng lượng móng: G= γtb.b.h =2.2,4.1 =4.8(T/m)

Chọn n=0.9 → σ= =12.87 (T/m2)

→Q = 1*12.87 =12.87(T/m)

- Rcp là sức chống cắt cho phép:

Chọn m=0.9, mac bê tông BT= 100# → Rcp =70 (T/m2)

- Thay Q, Rcp vào công thức 2 ta có:

homin = = 0,2m < ho= 0,6m ( thỏa mãn)

• Kiểm tra điều kiện chịu lực của nền đất cho tường nhà công nghiệp theo công thức quy phạm với φ = 220 ta có:

Rtc=(A.b+ B.h).γ +D.c =(0,61*2.4 + 3.44*1)*1.8 + 6.04*1.9= 20.3(T/m)

σtb = = = 14.08(T/m) < Rtc ( thỏa mãn)

→nền đất ổn định

• Tính toán khối lượng cốt thép bố trí cào móng

- Diện tích cốt thép cho 1m dài móng:

Fa = (3)

Trong đó:

- Chọn ma =0.9, m=0.9

- Ra tra bảng với thép chọn để sử dụng là CT3: Ra = 21000 (T/m2)

- Thay các giá trị vào công thức (3) ta có:

- Chọn thép chính là CT3 có đường kính Ф = 12mm

→ fa = = = 1.13*10-4 (m2)

→Chọn na = 6 thanh

- Khoảng cách giữa các thanh:

- Chọn thép buộc có đường kính Ф = 6 mm

Hình 2 Cấu tạo móng và bố trí thép trong móng:

CHƯƠNG 3 VẼ BIỂU ĐỒ ỨNG SUẤT THEO PHƯƠNG THẲNG ĐỨNG VÀ ĐƯỜNG ĐẲNG ỨNG SUẤT

I Vễ biểu đồ ứng suất theo phương thẳng đứng.

• Xác định áp lực gây lún :

P gl = p–γ.hm

P gl = Ptc/F + ytb.h – y.h = 29/2.4 + 2*1 – 1.8*1 =12.3 (T/m2)

Kết quả dưới bảng tính như sau:

Bảng 2 giá trị ứng suất phụ thêm theo độ sâu

• Biểu đồ áp lực thẳng đứng σ z (Hình 3)

II. Vẽ đường đẳng ứng xuất có σz = 0.2p ; σz = 0.4p ; σz = 0. 6p

• Đường đẳng ứng suất là đường lien tục nối tất cả các điểm có cùng trị số ứng suất σz.

• Sau khi tính Pgl ở phần trên,ta xây dựng mang lưới dưới đáy móng biểu diễn giá trị ứng suất gây lún,với mỗi mắt lưới có kích thước 0.6*0.6m,và

ta sẽ phải tính tất cả các giá trị ứng suất và điền vào mắt lưới đó,cho đến hết chiều sâu vùng ảnh hưởng.(lưu ý:chia kích thước mắt lưới càng nhỏ thì càng chính xác ; do các giá trị ứng suất σz có tính đối xứng qa trục 0z nên ta chỉ cần tính 1 bên sau đó lấy đối xứng sang bên còn lại)

Kết quả thể hiện dưới bảng và hình vẽ như sau:

1.8 0.5 10.086 9.102 5.904 3.444 0.984

Bảng 3 Hệ số tỷ lệ K, giá trị ứng suất theo độ sâu

• Do ứng suất lớn nhất dưới đáy móng σz = pgl = 16,88 (T/m2) < 0,6P = 18 (T/m2) vì vậy dưới đáy móng không xuất hiện đường ứng suất 0.6P

• Kết quả biểu diễn dưới hình 4:

Hình 4 Biểu đồ đường đẳng ứng suất σz theo chiều sâu

CHƯƠNG 4 TÍNH ĐỘ LÚN CUỐI CÙNG

LỚN NHẤT CỦA MÓNG

4.1 Tính áp lực gây lún ở đáy móng

• Xác định áp lực gây lún :

P gl = p–γ.hm

P gl = Ptc/F + ytb.h – y.h = 29/2.4 + 2*1 – 1.8*1 =12.3 (T/m2)

4.2.Tính và vẽ biểu đồ phân bố ứng suất trên trục qua tâm móng

• Chia nền đất ra thành nhiều lớp phân tố với chiều dày hi < b/4;

σbt = γi(hm +zi)

trong đó :

σbt áp lực bản than cửa đất tai điểm thứ i

γi khối lượng thể tích lớp thứ i

zi chiều sâu kể từ đáy móng tới điểm i

hm độ sâu đạt móng

• Tính ứng xuất phụ thêm theo công thức

σbt = ko.p

trong đó:

σbt - áp lực phụ them cửa lớp đất thứ i

p - áp lực gây lún

ko - hệ số ứng suất tai tâm móng.tra bảng phụ thuộc vào a/b

và z/b

Kết quả tính toán như sau:

Bảng 4

• Xác định chiều sâu vùng hoạt đông nén ép :ta thấy ở chiều sâu z =8m thì

có σgl = 2.14 (T/m2) và σbt = 14.4 (T/m2) thỏa mãn điều kiện 0.2 σbt

> σgl do vậy ta lấy chiều sâu vùng hoạt động nến ép là 8m

• Tính độ lún theo công thức

Trong đó : S độ lún ổn định cuối cùng cửa trọng tâm đáy móng

e1i ; e2i hệ số lỗ rỗng ứng với p1i và p2i

P1i = (σbt i-1 + σ bt I)/2

P2 I = P1i + σ gl(tb)

Hình 5 Biểu đồ áp ứng suất phụ thêm và ứng suất bản thân

Hình 6 Đường cong nén lún

4.4.Tính độ lún của móng

• Chiều sâu phân bố lớp đá cứng (lấy tại tâm của công trình) bằng 4m

 chiều sâu tính toán lún h = 4 – 1 = 3m (chiều sâu đặt móng là 1m) Bảng 5 Bảng tính độ lún cuối cùng

Vậy tổng độ lún bằng S=tổng Si = 8.42 cm

CHƯƠNG V KẾT LUẬN

Qua quá trình làm đồ án được sự hướng dẫn cửa thầy Nguyễn Văn Phóng đến nay em đã hoàn thành đồ án cửa mình và rút ra được nhiều điều bổ ích cho kiến thức môn học và bài học cho riêng mình.Trong việc thiết kế móng việc chọn chiều sâu chôn móng, tính chiều rộng và chiều dài móng là môt công việc đòi hỏi có kiến thức tổng hợp, nhiều yếu tố như tải trọng công trình, nền đất thiên nhiên, yếu tố ĐCCT – ĐCTV, giá thành công trình, ý nghĩa công trình, điều kiện thi công, ảnh hưởng của các công trình xung quanh, quy phạm quy định,… Với bài toán thiết kế móng dưới cột nhà công nghiệp mà em thiết kế tôi mới chỉ đưa ra một phương án thiết kế móng băng Tuy nhiên đồ án mới chỉ dừng ở mức là làm bài tập và làm

Lớp phân

tố

Chiều dày (cm) P 2i (KG/cm 2 ) e 2i P 1i (KG/cm 2 ) e 1i

S =hi.(e 1i -e 2i )/(1+e 1i )

(cm)

0.7911

Tổng = 8.42

quen với công việc và cũng do thời gian có hạn ,vốn kiến thức còn hạn chế,kinh nghiệm thực tế chưa có nhiều,nên trong quá trình làm đồ án không trách khỏi những thiếu sót,kính mong nhận được sự đóng góp ý kiến cửa thầy và các bạn

Em xin chân thành cảm ơn.

MỤC LỤC

Mở đầu………1 Chương 1 Xác định áp lực của khối trượt trên sườn đá………4 Chương 2 Thiết kế móng dưới tường nhà công nghiệp……… 6 Chương 3 Vẽ đồ thị biểu diễn trạng thái ứng suất thẳng đứng σz ,và đường đẳng ứng suất (p- áp lực gây lún dưới đáy móng)……… 10 Chương 4 Tính độ lún cuối cùng lớn nhất của móng ………14 Kết luận ……… 18

(Danh mục bảng biểu ,hình vẽ: bao gồm 6 hình vẽ và 5 bảng)

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Tạ Đức Thịnh, Nguyễn Huy Phương, Giáo trình Cơ học đất, NXB Xây dựng,

2002

2 Tạ Đức Thịnh, Nguyễn Huy Phương, Nguyễn Văn Phóng, Bài tập Cơ học đất,

NXB Xây dựng, Hà Nội

3 Tạ Đức Thịnh, Nguyễn Huy Phương, Nguyễn Hồng, Nguyễn Văn Phóng (2009) ,

Nền và Móng công trình, NXB xây dựng, Hà Nội, 2009

4 Tạ Đức Thịnh, Nguyễn Văn Phóng, Đồ án Cơ học đất - Nền móng, NXB Xây

dựng, Hà Nội 2009