Bài Tập Lớn Nền Móng

Nội dung yêu cầu: Thiết kế mong bê tông cốt thép dưới cột của nhà dân dụng hoặc công nghiệp cho 3 phương án sau: -Móng nông dưới cột trên nền thiên nhiên.. Căn cứ vào điều kiện địa chất

BÀI TẬP LỚN: NỀN VÀ MÓNG

PHẦN MỘT: YÊU CẦU

1 Nội dung yêu cầu: Thiết kế mong bê tông cốt thép dưới cột của nhà dân dụng hoặc

công nghiệp cho 3 phương án sau:

-Móng nông dưới cột trên nền thiên nhiên

-Móng nông dưới cột trên nền nhân tạo

γ(kN/m 3 )

Trọng lượng của hạt đất γS(kN/m 3 )

Độ ẩm tự nhiên

W (%)

Độ ẩm giới hạn chảy

W L (%)

Độ ẩm giới hạn dẻo

W P (%)

Hệ số thấm K (m/s)

Góc nội ma sát

II

ϕ

( o )

Lực dính đơn

vị C II (Kpa)

Hệ số nén a 1 (m 2 /kN)

Mô đun biến dạng tổng quát E(Kpa)

(Htc, T)

Chiều sâuchôn móng(m)

Hệ sốvượt tải

Căn cứ vào điều kiện địa chất công trình , tải trọng và đặc điểm công trình ta chọn ra 2giải pháp thiết kế móng bê tông cốt thép:

- Giải pháp móng nông trên nền thiên nhiên

- Giải pháp móng nông trên nền nhân tạo

a Thiết kế trên nền thiên nhiên

Căn cứ vào điều kiện địa chất công trình, tải trọng và đặc điểm công trình ta chọn giải pháp móng đơn bê tông cốt thép trên nền thiên nhiên Làm lớp bê tông lót mác 75, vữa

Vì các chỉ tiêu cơ lý được xác định bằng thí nghiệm nên chọn Ktc = 1

Tra bảng 2.1 đối với ϕII = 240 ta có A = 0,72 ; B = 3,87 ; D = 6,45

1,8

i i II

h

kN m h

tc o tb

→Kích thước sơ bộ đáy móng (l b× =) (5, 2 4,3)× m.

Ta tính lại R

4,3

1, 2.1

(0,72.4,3.21,5 3,87.3, 2.20,984 6, 45.12) 484,591

Ta tính lại R

4,3

1, 2.1

(0,72.3,8.21,5 3,87.3, 2.20,984 6, 45.12) 475,31

Thỏa mãn điều kiện áp lực Vậy chọn kích thước móng (l b× =) (4,5 3,8)× m

• Kiểm tra điều kiện biến dạng.

Vì móng có b<10m , nền đất có chiều dày lớn Ta chọn theo phương pháp cộng lún phân tố

Ứng suất gây lún tại trọng tâm diện tích đế móng

Công thức kiểm tra: S< Sgh =8cm

Ta xác định S theo phương pháp cộng lún từng lớp Theo phương pháp này ta chia đất

nền dưới đáy móng thành các lớp đất phân tố có chiều dày hi <b/4

Ta tính đến độ sâu 8,8m kể từ đáy móng thỏa man điều kiện 5σglzi <σbt

Do vậy ta lấy giới hạn nền đến độ sâu 10m kể từ đáy móng

Độ lún của nền được xác định theo công thức:

1

0,8

gl n

zi i

Sơ đồ độ lún cho móng đơn bê tông cốt thép.

• Tính toán độ bền và cấu tạo móng đơn bê tông cốt thép.

Khi tính toán độ bền của móng ta dùng tải trọng tính toán của tổ hợp bất lợi nhất Trọng lượng của móng và của đất trên móng không làm cho móng bị uốn và không gây ra đâm thủng móng nên không kể đến

Chiều cao móng hm = ho + a = 1,67+ 0,035 = 1,705 m; lấy hm = 1,8m.

Chiều cao làm việc của móng: ho = hm - a = 1,8 - 0,035 = 1,765 m

- Kiểm tra chiều cao làm việc của móng theo điều kiện chọc thủng :

Vẽ tháp đâm thủng ta có diện tích gạch chéo ngoài đáy tháp đâm thủng ở phía có

Ta thấy lực chống đâm thủng lớn hơn lực gây đâm thủng nên móng không bị phá hoại theo đâm thủng

Mômen quay quanh mặt ngàm I - I:

Khoảng cách giữa các trục thanh: 3,8 2.0,025 16.0, 025 0, 22

Chiều dài 1 thanh thép ngắn : b*=b –2a’= 3,8- 2.0,025= 3,75m

b Thiết kế trên nền nhân tạo.

Ta dùng phương án đặt móng trên nền nhân tạo sử dụng đệm cát

Có chiều sâu chôn móng h=1,8m, trong đó lớp bê tông lót dày 10cm Dùng cát thô vừalàm đệm có Ro = 400 Kpa cường độ tương ứng với b1 = 1 m, h1 = 2 m Ở đây h = 1,5m,giả thiết b = 2m Cường độ tính toán của cát tính theo công thức tính đổi quy phạm

Vì h <2 m:

R = Ro.( 1 + K1.

1 1

→Kích thước sơ bộ đáy móng (l b× = ×) (5 4, 2)m

Thoả mãn điều kiện áp lực tại đáy móng nhưng chênh lệch nhau quá nhiều nên kích thước như vậy là không kinh tế Ta giảm bớt kích thước đáy móng để tăng áp lực lên :Chọn (l b× =) (4,3 3,6)× m.

Thỏa mãn điều kiện áp lực Vậy chọn kích thước móng (l b× =) (4,5 3,8)× m.

lực lên lớp đất yếu

Tăng chiều cao đệm cát hđ = 1,5m Kiểm tra chiều cao đệm cát theo theo điều kiện áp lực lên lớp đất yếu.

Tra bảng 2.2 ta được: m1 = 1,2 ; m2 = 1.

Vì các chỉ tiêu cơ lý được xác định bằng thí nghiệm nên chọn Ktc = 1

Tra bảng 2.1 đối với ϕII = 240 ta có A = 0,72 ; B = 3,87 ; D = 6,45

3, 2

i i II

h

kN m h

Thoả mãn điều kiện áp lực tại lớp đất yếu ở đáy đệm cát

• Kiểm tra chiều cao đệm cát theo điều kiện biến dạng.

Tra bảng quy phạm với cát thô vừa, chặt vừa được E = 35000 KPa

Ứng suất gây lún tại trọng tâm diện tích đế móng

Công thức kiểm tra: S< Sgh =8cm

Ta xác định S theo phương pháp cộng lún từng lớp Theo phương pháp này ta chia đất nền dưới đáy móng thành các lớp đất phân tố có chiều dày hi <b/4

Ta tính đến độ sâu 9m kể từ đáy móng thỏa man điều kiện gl

Vậy móng thỏa mãn điều kiện lún tuyệt đối

Chiều cao làm việc của móng:

Theo công thức cấu kiện bêtông cốt thép chịu uốn:

Chiều cao móng hm = ho + a = 1,65+ 0,035 =1,685 m; lấy hm = 1,7 m

Chiều cao làm việc của móng: ho = hm - a =1,7 - 0,035 =1,665 m

- Kiểm tra chiều cao làm việc của móng theo điều kiện chọc thủng :

Vẽ tháp đâm thủng ta có diện tích gạch chéo ngoài đáy tháp đâm thủng ở phía có

áp lực Pmaxtt xấp xỉ bằng:

Fct = 3,6.0,95 =3,42 m2

Áp lực tính toán trung bình trong phạm vi diện tích gây đâm thủng:

Ta thấy lực chống đâm thủng lớn hơn lực gây đâm thủng nên móng không bị phá hoại theo đâm thủng.

Mômen quay quanh mặt ngàm I - I:

Chiều dài 1 thanh thép dài: l*=l –2a’= 4,3- 2.0,025= 4,25m

Chiều dài 1 thanh thép ngắn : b*=b –2a’= 3,6- 2.0,025= 3,75m

18

*Chọn sơ bộ kích thước đài và cọc

Qua lát cắt địa chất ta sẽ cắm cọc vào lớp 3 là lớp cát hạt trung có độ chặt

Dùng cọc betong cốt thép 35x35cm, đài cọc đặt vào lớp 2

Thi công bằng phương pháp đóng

Đặt đài cọc vào lớp 2 có độ sâu (1,2-1,5)m Chọn h=1,5m

Chọn cọc tiết diện 35 x 35cm, đầu cọc ngàm vào đài 10cm

Mũi cọc cắm vào lớp đất thứ 3, chiều dài cọc chọn 24m, tính từ đáy đài

Chọn 8φ16 AII làm cốt chịu lực, bêtông mác 200

Rb là cường độ tính toán của bê tông chịu nén

Fb là diện tích tiết diện ngang của bê tông

m =1 – Hệ số làm việc của cọc trong đất

U = 4.0,35 =1,4m – Chu vi tiết diện cọc

li – Chiều dày lớp đất thứ i tiếp xúc với cọc

fi – Cường độ tính toán lớp thứ i với bề mặt xung quanh

Độ sâu hạ mũi cọc là h+1,5-0,1=24+1,5-0,1=25,4(m)

Cát hạt trung có độ chặt Ta nội suy tìm được:

mR, mf – Hệ số điều kiện làm việc của đất, chúng kể đến ảnh hướng của phương pháp thi công cọc đối với cường độ tính toán của đất dưới chân cọc và xung quanh cọc Tra bảng 5-4 theo điều kiện thi công cọc ta có mR = 1, mf = 1

0 d 6000 200,97 6200,97

6200,97

5,51552,74

2 c

2 c

Ở đây tt

max

P + Pc = 1214,6+80,513=1295,12 kN < Pđ = 1552,74 kN; như vậy thoả

min

P = 121,53 kN > 0 nên không phải kiểm tra theo điều kiện chống nhổ

Kiểm tra nền móng cọc ma sát theo điều kiện biến dạng: Độ lún của nền móng

cọc được tính theo độ lún của nền khối móng quy ước có mặt cắt là abcd

ước: trong phạm vi từ đế đài trở lên có thể xác định theo công thức:

Mômen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối quy ước:

tb

781,05+492,04

σ = = 636,55 KPa

2

Sơ đồ tính toán trọng lượng khối móng quy ước.

Cường độ tính toán của đất ở đáy khối quy ước:

Tính lún cho móng cọc

M

2zB

M M

Sơ đồ tính ứng suất gây lún và ứng suất bản thân cho móng cọc

Giới hạn nền lấy đến điểm 3 ở độ sâu 3,34m kể từ đáy khối quy ước

Như vậy điều kiện S < Sgh đã thoả mãn

Trong phạm vi các móng thuộc dãy này, đièu kiện địa chất của đất dưới các móng ít thay đổi, tải trọng căn bản giống nhau do vậy độ lún lệch tương đối giữa các móng trong dãy này sẽ đảm bảo không vượt quá giới hạn cho phép, còn độ lún lệch tương đối giưac các móng dãy này với các móng thuộc dãy khác sẽ kiểm tra khi thiết kế móng cho dãy cột khác

*Tính toán cốt thép dọc chịu uốn

Tính toán độ bền và cấu tạo đài cọc:

Dùng bêtông mác 200, thép AII

- Xác định chiều cao đài cọc theo điều kiện đâm thủng: vẽ tháp đâm thủng thì đáy thápnằm trùm ra ngoài trục các cọc Như vậy đài cọc không bị đâm thủng

- Tính toán mômen và thép đặt cho đài cọc

Mômen tương ứng với mặt ngàm I - I:

I aI

II aII

Khoảng cách giữ 2 tim cốt thép cạnh nhau là:

8080 2.25 2.15

275( )29