Đồ án Nền móng - SV. Đỗ Thị Bích Lê

Dời các lực về trọng tâm đáy móng .... Cường độ đất nền dưới đáy móng .... Sức chịu tải nền giới hạn .... Sức chịu tải nền an toàn..... Tính nội lực dầm móng .... Chọn số lượng lò xo và

PHẦN 1 THIẾT KẾ MÓNG CỌC

1 Khảo sát địa chất 1

2 Kiểm tra chiều sâu chôn móng 1

3 Chọn loại cọc 1

4 Tính khả năng chịu tải cọc theo vật liệu 3

4.1 Theo hệ số điều kiện làm việc của vật liệu 3

4.2 Theo hệ số uốn dọc 𝛗 3

5 Tính khả năng chịu tải của cọc theo đất nền 3

5.1 Phương pháp tính theo TCVN 10304:2014 3

5.1.1 Sức chịu tải của cọc 3

5.1.2 Sức chịu tải của cọc khi xét đến hệ số an toàn Giả sử móng có 6-10 cọc 4

5.2 Phương pháp tính theo cường độ 𝐂, 𝛗 4

Sức chịu tải của cọc 4

5.2.1 Sức chiu tải mũi cọc 4

5.2.2 Sức chịu tải ma sát hông quanh cọc 4

5.2.3 Sức chịu tải của cọc xét đến hệ số an toàn 5

5.3 Sức chịu tải cọc theo viện kiến trúc Nhật Bản (SPT) 5

Sức chịu tải của cọc xét đến hệ số an toàn 5

5.4 Kết luận 6

6 Xác định số cọc và bố trí cọc thành nhóm 6

6.1 Ước tính số lượng cọc: 6

6.2 Kiểm tra lại chiều sâu chôn móng 7

6.3 Hệ số nhóm cọc 7

7 Xác định tải trọng tác dụng lên đầu cọc 7

7.1 Tải trọng tác dụng lên đáy đài 7

7.2 Tải trọng bình quân tác dụng lên đầu cọc 8

7.3 Tải trọng lớn nhất tác dụng lên cọc biên 8

8 Kiểm tra nền 8

8.1 Kiểm tra ổn định 8

8.1.1 Khối lượng đất trong móng quy ước 8

8.1.4 Tổng khối lượng của móng khối quy ước 9

8.1.5 Phản lực nền dưới đáy móng khối quy ước 9

8.1.6 Tải trọng tiêu chuẩn dưới đáy móng khối quy ước ngay tại mũi cọc 9

8.2 Kiểm tra về cường độ 10

8.2.1 Phản lực dưới đáy móng 10

8.2.2 Sức chịu tải nền giới hạn 10

8.2.3 Sức chịu tải nền an toàn 10

9 Độ lún cho nền 10

10 Kiểm tra móng 11

10.1 Kiểm tra xuyên thủng 11

10.2 Tính cốt thép móng 11

10.2.1 Tính cốt thép theo phương X 11

10.2.2 Tính cốt thép theo phương Y 12

10.3 Kiểm tra điều kiện chu vi bám của cốt thép 12

PHẦN 2 THIẾT KẾ MÓNG BĂNG 1 Khảo sát địa chất 13

1.1 Lớp 1 13

1.2 Lớp 2 13

2 Kiểm tra nền 14

2.1 Chọn sơ bộ kích thước móng và các tải tiêu chuẩn 14

2.2 Dời các lực về trọng tâm đáy móng 15

2.3 Cường độ đất nền dưới đáy móng 15

2.4 Áp lực dưới đáy móng 16

2.5 Kiểm tra nền về cường độ (TTGH 1) 16

2.5.1 Áp lực nền tính toán 16

2.5.2 Sức chịu tải nền giới hạn 16

2.5.3 Sức chịu tải nền an toàn 17

3.2 Áp lực gây lún 17

3.3 Độ lún 18

4 Tính nội lực dầm móng 18

4.1 Chọn vật liệu cho móng 19

4.2 Chọn số lượng lò xo và độ cứng của các lò xo 19

5 Tính và bố trí cốt thép 21

5.1 Tính toán cốt thép chịu lực trong dầm móng 21

5.1.1 Tính toán thép số 1 (thép tại nhịp) 22

5.1.2 Tính toán thép số 2 (thép tại gối) 23

5.1.3 Tính cốt đai số 3 24

5.1.4 Tính thanh thép số 4 25

5.1.5 Tính thanh thép số 5 25

5.1.6 Tính thanh thép số 6 25

e0 Độ sệt B

GH dẻo

GH lỏng

Cc (kPa)  E0

Chọn bê tông có cấp độ bền B25 có Rb = 14.500 kPa

Chọn chiều dài cọc là 9m,cọc chôn vào đài 0.8m (chừa thép râu chờ=(30-40) ∅ + 200mm BT lót, >2D)

Chiều sâu mũi cọc Zm= 1.6 + 9 - 0.8 = 9.8 m, chiều dài cọc trong cát là 8.2m

4 Tính khả năng chịu tải cọc theo vật liệu

4.1 Theo hệ số điều kiện làm việc của vật liệu

𝑃𝑣𝑙 = 𝑘 × 𝑚 × (𝑅𝑏 × 𝐴𝑏+ 𝑅𝑠× 𝐴𝑠)

= 0.7 × (14500 × 0.09 + 270000 × 1018 × 10−6) = 1106 𝑘𝑁 k×m: hệ số điều kiện làm việc của vật liệu

𝑅𝑏 cường độ chịu nén của bê tông

𝑅𝑠 cường độ chịu nén của cốt thép

 𝛾𝑐 = 1 là hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất

 𝛾𝑐𝑞 = 1 hệ số điều kiện làm việc của mũi cọc.( Bảng 4)

 𝛾𝑐𝑓 = 1 tương ứng là các hệ số điều kiện làm việc của đất bên thân cọc (xem Bảng 4)

 𝑞𝑏 là sức chống của đất tại mũi cọc (kN/m2), lấy theo Bảng 2

 𝐴𝑏 là diện tích cọc

 u là chu vi tiết diện ngang thân cọc

 𝑓𝑖 khả năng bám trượt của lớp đất thứ “i” trên thân cọc, lấy theo Bảng 3; TCVN 10304:2014

 𝐿𝑖 là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ “i”

Sức chịu tải của cọc

𝑄𝑢 = 𝑄𝑝 + 𝑄𝑠

5.2.1 Sức chiu tải mũi cọc

𝐐𝐩 = 𝐪𝐦 × 𝐀 = 𝛄′× 𝐳𝐦× 𝐍𝐪× 𝐀

Theo bảng G1, TCVN 10304:2012, đất cát chặt vừa ZL = 8D = 2.4 m< 𝑧𝑚 = 9.8𝑚 nên

 Ứng suất tại mũi coc: 𝛾′× 𝑧𝑚 = 𝛾′× 𝑧𝐿 = (16.5 − 10) × 2.4 = 16 𝑘𝑃𝑎

 Trên đoạn cọc l2 = (8.2 – 0.8) = 7.4m có độ sâu lớn hơn ZL

𝜎2′ = 𝛾1′ × 𝑧2 = (16.5 − 10) × 2.4 = 16 𝑘𝑃𝑎 Suy ra: 𝑓2 = 𝐾 × 𝜎2′ = 1 × 16 = 16 𝑘𝑃𝑎

Với K là hệ số áp lực ngang của đất lên cọc (bảng G1)

Vậy ma sát hông trong cả 2 đoạn cọc là

𝑓 = 𝑓1+ 𝑓2 = 13 + 16 = 29 𝑘𝑃𝑎

𝑄𝑠 = 𝑢 × ∑ 𝑓𝑖 × 𝐿𝑖 = 1.2 × (29 × 8.2) = 286 𝑘𝑁 Vậy sức chịu tải của cọc

𝑞𝑏 = 300𝑁𝑝 là sức chống của đất tại mũi cọc (kN/m2)

𝑁𝑝 = 6 là chỉ số SPT trung bình trong khoảng 1d dưới và 4d trên mũi cọc

𝑓𝑠𝑖 cường độ sức kháng trung bình trên đoạn cọc nằm trong lớp đất rời thứ “i”

𝑓𝑠𝑖 =10𝑁𝑠𝑖

3 = 10 ×

8

3 = 26.7

𝑁𝑠𝑖 = 8 là chỉ số SPT trung bình trong lớp đất rời “i”

𝐿𝑠𝑖 là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất rời thứ “i”

𝑓𝐶𝑖 là cường độ sức kháng trung bình trên đoạn cọc nằm trong lớp đất dính thứ “i”

𝐿𝑐𝑖 là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất dính thứ “i”

𝑄𝑚 = 300 × 6 × 0.09 = 162 𝑘𝑁

𝑄𝑠 = 1.2 × ∑(0 + 26.7 × 8.2) = 263 𝑘𝑁

𝑄𝑐 = 𝑄𝑚+ 𝑄𝑠 = 162 + 263 = 425 𝑘𝑁 Sức chịu tải của cọc xét đến hệ số an toàn

2 = 186 𝑘𝑁

6.2 Kiểm tra lại chiều sâu chôn móng

Vậy cọc thỏa điều kiện sức chiu tải của nhóm cọc

7 Xác định tải trọng tác dụng lên đầu cọc

7.1 Tải trọng tác dụng lên đáy đài

𝑁đ𝑡𝑡 = 𝑁𝑡𝑡 + 𝑊đ = 𝑁𝑡𝑡+ 𝐵đ × 𝐿đ × ℎđ × 𝛾𝑡𝑏

= 1.2 × 1000 + 3 × 3 × 1.2 × 20 = 1416 𝑘𝑁 Với 𝛾𝑡𝑏 = 20 kN/m3 trọng lượng riêng trung bình của bê tông và phần đất trên đài

𝑣à 𝑀𝑡𝑡 = 1.2 × 100 = 120 𝑘𝑁

M N

Q

7.2 Tải trọng bình quân tác dụng lên đầu cọc

8.1.2 Khối lượng đài và cọc bê tông

𝑃𝑚𝑎𝑥𝑡𝑐 < 1.2𝑅𝑡𝑐 = 560 𝑘𝑃𝑎

𝑃𝑚𝑖𝑛𝑡𝑐 > 0

𝑃𝑡𝑏𝑡𝑐 < 𝑅𝑡𝑐

Vậy nền thỏa điều kiện ổn định

8.2 Kiểm tra về cường độ

 Dung trọng của lớp đất ngay dưới đáy móng 𝛾′ = 16.5 − 10 = 6.5 𝑘𝑁/𝑚3

 Dung trọng trên đáy móng 𝛾 = 16.5 𝑘𝑁/𝑚3

𝑞𝑢𝑙𝑡 = 0.5 × 6.5 × 3 × 21 + 18.8 × 1.6 × 18 + (1 + 0.3 ×3

3) × 14 = 764 𝑘𝑃𝑎

8.2.3 Sức chịu tải nền an toàn

𝑞𝑎 = 𝑞𝑢𝑙𝑡𝐻𝑆𝐴𝑇 =

7641.75 = 437 𝑘𝑁 > 𝑃𝐦𝐚𝐱

10 Kiểm tra móng

10.1 Kiểm tra xuyên thủng

Kích thước đài cọc thông thường được lựa chọn để móng tuyệt đối cứng:

ℎ0 =𝑏đ− 𝑏𝑐

3 − 0.3

2 = 1.35 𝑚 Trong trường hợp bình thường móng không xảy ra xuyên thủng vì tháp xuyên bao các cọc Và cũng không thể xảy ra xuyên thủng nếu có chỉ một cọc nào đó nằm ngoài tháp xuyên

𝑀 = 𝑃𝑚𝑎𝑥× ∑ 𝑥𝑖 = 182 × 3 × 1.05 = 573 𝑘𝑁𝑚

𝛼𝑚 = 𝑀

𝛾𝑏𝑅𝑏𝑏ℎ02=

5730.9 × 14500 × 3 × 1.352 = 0.008

𝜉 = 1 − √1 − 2𝛼𝑚 = 0.008 Diện tích cốt thép

Tương tự như phương X

10.3 Kiểm tra điều kiện chu vi bám của cốt thép

𝜓 = 𝑛𝑐𝑃

𝑚𝑎𝑥

0.9ƞℎ0[𝜏𝑏á𝑚]=

6 × 1820.9 × 0.79 × 1.35 × 2 = 569 [𝜏𝑏á𝑚] = (1.5 ÷ 2.5) theo TCVN 38:2005

Chu vi bám U = 14×3.14×18 = 791.28 > 𝜓 (thỏa)

M (kNm) chiều (+) cùng chiều kim đồng hồ

Loại đất 

(kN/m3)

Độ

ẩm W(%)

e0

Độ sệt

B

GH dẻo

GH lỏng

Cc (kPa)  E0

5.2(6 ÷ 12)= (0.43 ÷ 0.86) 𝑚 → 𝑐ℎọ𝑛 ℎ = 0.8 𝑚

(2 ÷ 4) = (0.2 ÷ 0.4)𝑚 → 𝑐ℎọ𝑛 𝑏 = 0.4 𝑚 Chọn sơ bộ bề rộng móng Bm=2m

Chiều dài móng 𝐿𝑚 = 1.2 × 2 + 5.2 × 2 + 4 = 16.8 𝑚

 Trọng lượng móng khối quy ước

𝑊𝑞ư = 𝐵𝑚× 𝐿𝑚× 𝐷𝑓 × 𝛾𝑡𝑏 = 2 × 16.8 × 2 × 20 = 1344 𝑘𝑁

Vậy nền thỏa điều kiện ổn định

2.5 Kiểm tra nền về cường độ (TTGH 1)

 Dung trọng trên đáy móng 𝛾 = 18.8 𝑘𝑁/𝑚3

𝑞𝑢𝑙𝑡 = 0.5 × 8.8 × 2 × 5 × 1.2 + 18.8 × 2 × 3 + 17.6 × 14 = 412 𝑘𝑃𝑎

2.5.3 Sức chịu tải nền an toàn

𝑞𝑎 = 𝑞𝑢𝑙𝑡𝐻𝑆𝐴𝑇 =

4121.75 = 236 𝑘𝑁 > 𝑃𝐦𝐚𝐱

0 1

4.1 Chọn vật liệu cho móng

 Móng được đúc bằng bê tông B25 có Rbt = 1.05 MPa, Rb = 14.5Mpa,

E=30×103Mpa =30×106 kN/m2

 Cốt thép loại CII, có cường độ chịu kéo cốt thép dọc Rs = 280 Mpa

 Cốt thép loại CII, có cường độ chịu nén cốt thép dọc Rsc = 280 Mpa

 Hệ số vượt tải n = 1.15

 γtb giữa đất và bê tông: 20 kN/m3

 Chọn sơ bộ dầm móng

ℎ = 𝐿𝑚𝑎𝑥(6 ÷ 12) =

5.2(6 ÷ 12)= (0.43 ÷ 0.86) 𝑚 → 𝑐ℎọ𝑛 ℎ = 0.8 𝑚

𝑏𝑏 = ℎ(2 ÷ 4) = (0.2 ÷ 0.4)𝑚 → 𝑐ℎọ𝑛 𝑏𝑏 = 0.4 𝑚 Chọn sơ bộ bề rộng móng b=Bm=2m

3)

Độ cứng của lò xo

𝐾 = 𝐶𝑧 × 𝐴 Hình vẽ dưới đây thể hiện mặt đất tại bề mặt đáy của móng băng :

Như vậy độ cứng của lò xo sẽ là:

K1 = K43= 𝐶𝑧 ×𝑎

2× 𝑏 = 2291.6 ×0.4

2 × 2 = 916.6 (KN/m)

K2 = K3 =…… = K42 =𝐶𝑧 × 𝑎 × 𝑏 = 2291.6 × 0.4 × 2 = 1833.3 (KN/m) Biểu đồ moment

Biểu đồ lực cắt

Từ biểu đồ moment cho ta giá trị

Mgối2= 37.9 kNm, M gối3= 243.49kNm, M gối4= 190.46 kNm, M gối5= 24.46 kNm

Ta kết luận Mf>Mmax (của cả gối và nhịp)

 trục trung hòa đi qua cánh, tính theo tiết diện hình chữ nhật

1

2 4

5 6

3

Vậy ta dùng 3∅20 để bố trí cho thép ở nhịp 1, 2, 3, 4, 5

5.1.2 Tính toán thép số 2 (thép tại gối)

Tính thép với tiết diện hình chữ T lật ngược.Vì moment tại các gối nhỏ và phải đảm bảo hàm lượng thép nên ta chọn moment tại nhịp lớn nhất để tính và bố trí thép cho tất cả các nhịp đó

Vậy ta dùng 4∅20 để bố trí cho thép ở gối 2, 3, 4, 5

Tại gối 2 và 5, để tiết kiệm thép, ta tiến hành cắt thép (Cắt 2∅20) Vị trí cắt thép phải tuân thủ điều kiện : nằm ngoài khoảng L 4⁄ tính từ trục và khoảng cách 2 vị trí cắt phải lớn hơn h0

2

⁄

12 × 106

0.9 × 280 × 450= 106 mm

2 → 𝑞𝑢á 𝑛ℎỏ Vậy chọn ϕ12 a 150

5.2