Đồ án nền móng

Tính toán cốt thép của cọc trong điều kiện thi công Ta tìm vị trí đặt mốc cẩu cách chân cọc một khoảng a sao cho Mnhip = Mgối.. Saukhi giải bài toán đơn giản về cân bằng moment ta đươ

Trang 1

PHẦN I:

THIẾT KẾ MÓNG BĂNG CHƯƠNG 1: THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT

1 Mô tả các lớp đất

- CH1: Đất sét màu xám đến nâu đen, trạng thái dẻo mềm

- CH2: Lớp đất bùn sét, màu xám xanh, trạng thái nhão

- CL1: Đất sét màu xám nâu, đỏ lẫn đốm trắng và một ít cát mịn, trạng thái dẻo

- CH3: Đất sét màu xám đến nâu vàng, trạng thái nửa cứng

Trang 3

cm kg

Trang 5

C HƯƠNG 2: THIẾT KẾ MÓNG BĂNG

* Vật liệu sử dụng:

- Bê tông cấp độ bền B20 có Rb = 11,5 MPa, Rbt = 0,9 MPa

- Cốt thép dọc chịu lực: thép CII có Rs = 280 MPa

- Thép đai: dung thép CI có Rsw = 175 MPa

Mặt bằng bố trí cột

Trang 6

5000 3000

Trang 7

- Chiều dài móng: tính từ tâm cột

0

1008.7

5.839 202.72 20 1.5

tc tc

Bước 3: Kiểm tra độ lún tại tâm móng.

Ứng suất gây lún tại tâm móng

Trang 8

0.728 7

1 0.5 9.7 0.33 0.5 0.865 32.00

43.4 0

0.004 1 34.1

64.7

0.732 7

12.8 9

0.001 4 55.1

79.5

0.727 4

10 5.5 9.7 3.67 0.5 0.143 74.08 7.17

0.000 8 76.1

8

82.9 5

0.728

Trang 9

7 80.3

9 86.56 0.7271 0.7248

84.6 0

90.5 7

0.725

tổng S= 0.0218

Như vậy ∑S = 0,0218(m) = 2,18( cm) < S gh = 8 (cm) (thỏa yêu cầu biến dạng).

Bước 4: Tính bề dày bản móng

Xác định kích thước cột (Fc):

2 max

0 m

h b =

Chọn lớp bê tông bảo vệ: a = 0.05(m)

)(35.005.04.0

Chiều cao sườn móng: hs=(1/8÷1/10)×L=0.6 m

- Kiểm tra chọc thủng tại chân cột có N max (cột giữa):

Trang 10

Pxt =

0 1

tt net

Lớp thép bên trên theo phương dọc L trong dầm móng

Moment nhịp lớn nhất trong móng có giá trị cực đại là Mnhịp = 115,13( KNm), chọn:Thép nhóm CII có Rs = Rsc = 280 (MPa)

Bê tông B20 có Rb = 11.5( MPa) ; ξR = 0.623 ; αR = 0.429

Trang 11

Moment gối lớn nhất cĩ giá trị cực đại là Mgối = 160.75( KNm)

0

160.75

0.1155 11.5 10 0.4 0.55

×

Tính cốt thép ngang trong mĩng (bản mĩng):

Tính cốt thép theo phương ngang B xem như ngàm tại mép cột, tính trên 1 mét dài

21190

54.7( / )14.5 1.5

3 0

Do As quá nhỏ nên ta chọn theo cấu tạo: ϕ12a200

Tính thép đai cho mĩng băng

- Kiểm tra điều kiện chịu cắt của bêtơng:

3 min 3(1 ) 0 0.6 1 0.9 10 0.4 0.55 118,8( )

b b f n bt

Với: = 0,6 đối với bê tông nặng

= 0,5 đối với bê tông nhẹ

Trang 12

3 2

4 2 1 1 0.9 400 550

175 2 50.27 255,116( )(245,12 10 )

w 3

Trang 13

II Móng băng dưới chân cột (C 3 – C 7 – C 7 – C 3 )

Tải trọng tiêu chuẩn 295.7 304.3 304.3 295.7

0

1200

6.77 202.72 20 1.5

tc tc

Trang 14

Áp lực đất tại đáy móng

1200

20 1.5 95.214.5 1.5

0.003 5 31.15 56.93 0.7469 0.7372

0.002 0 39.57 55.47 0.7427 0.7369

Trang 15

Như vậy ∑S = 0,0346(m) = 3.46( cm) < S gh = 8 (cm) (thỏa yêu cầu biến dạng).

2 max

0 m

h b =

Chọn lớp bê tông bảo vệ: a = 0.05(m)

)(35.005.04.0

Trang 16

tt net

Moment nhịp lớn nhất trong móng có giá trị cực đại là Mnhịp = 184.15( KNm), chọn:Thép nhóm CII có Rs = Rsc = 280 (MPa)

h = 60 (cm) => h0 = h – a = 60 – 5 = 55( cm)

Trang 17

Lớp thép bên dưới theo phương dọc L trong dầm móng

Moment gối lớn nhất có giá trị cực đại là Mgối = 25.09( KNm)

×

Tính cốt thép ngang trong móng (bản móng):

21380

86.5( / )14.5 1.5

3 0

Tính thép đai cho móng băng

- Kiểm tra điều kiện chịu cắt của bêtông:

Trang 18

min 3 (1 ) 0 0.6 (1 0 0) 1.05 0.4 0.55 138.6( )

b b f n bt

Với: = 0,6 đối với bê tông nặng

= 0,5 đối với bê tông nhẹ

3 2

4 2 1 1 0.9 400 550

175 2 50.27 303( )(245,12 10 )

Trang 19

Vậy không cần đặt cốt thép xuyên chịu cắt.

III Móng băng dưới chân cột (C 5 – C 8 – C 8 – C 4 – C 1 )

Tải trọng tiêu chuẩn 252.1 243.5 243.5 321.7 310.5

w 3

Trang 20

0tc 1 (0.18 1 7.73 1.73 1.5 17.47 4.16 37,5) 202.72

(KN/m2)Diện tích đáy móng sơ bộ

tb f

N F

tc tc

0.732 7

41.9 6

0.004 4 22.74 59.36 0.7457

0.734 6

2

31.2 9

0.003 2 25.54 52.73 0.7439

0.737 0

9

0.002 0

Trang 21

28.35 48.82 0.7432 0.7384

17.8 5

0.001 4 31.15 47.23 0.7425 0.7390

14.3 1

0.001 0 33.96 47.35 0.7419 0.7390

12.4 7

0.000 8 36.76 48.28 0.7412 0.7386

10.5 8

0.000 7 39.57 49.49 0.7405 0.7382

0.000 7 42.37 51.25 0.7398 0.7376

0.000 7 45.18 53.28 0.7392 0.7368

0.000 7 47.98 55.31 0.7385 0.7361

0.000 7 50.79 57.34 0.7377 0.7354

0.000 7 53.59 59.56

0.736

0.000 6 56.40 62.17

0.735

0.000 6 tổng

S=

0.018 1

Như vậy ∑S = 0,0181(m) = 1.81( cm) < S gh = 8 (cm) (thỏa yêu cầu biến dạng).

2 max

Trang 22

Vậy chọn kích thước cột bc x hc = 0.4x0.4(m)

Chiều cao bản cánh móng:

)(4

tt net

Trang 23

- Mnhịp = -158.13( KNm)

- Mgối = 169,92 ( KNm)

Lớp thép bên dưới theo phương dọc L trong dầm móng

Moment gối lớn nhất có giá trị cực đại là Mgối = 169.92( KNm)

0

169.92

0.1137 11.5 10 0.4 0.57

Trang 24

×

21220

56.1( / )14.5 1.5

3 0

3 min 3(1 ) 0 0.6 1 0.9 10 0.4 0.57 123.12( )

b b f n bt

Với: ϕ 3= 0,6 đối với bê tông nặng.

ϕ 3= 0,5 đối với bê tông nhẹ.

3 2

4 2 1 1 0.9 400 570

175 2 50.27 274.007( )(245,12 10 )

Trang 25

w 3

Vậy không cần đặt cốt thép xuyên chịu cắt

Trang 26

Tải trọng tiêu chuẩn 252.1 243.5 243.5 321.7 315

Trang 27

41.9 6

0.004 4 22.74 59.36 0.7457 0.7346

2

31.2 9

0.003 2 25.54 52.73 0.7439

0.737 0

23.0 9

0.002 0 28.35 48.82 0.7432

0.738 4

17.8 5

0.001 4 31.15 47.23 0.7425

0.739 0

14.3 1

0.001 0 33.96 47.35 0.7419

0.739 0

36.76 48.28 0.7412

0.738 6

39.57 49.49 0.7405 0.7382

0.000 7 42.37 51.25 0.7398 0.7376

0.000 7 45.18 53.28 0.7392 0.7368

0.000 7 47.98 55.31 0.7385 0.7361

0.000 7 50.79 57.34

0.737

0.000 7 53.59 59.56 0.736

7

0.734 6

Trang 28

12 6.5 10.2 4.33 0.5 0.119 55.00 5.77

0.000 6 56.40 62.17

0.735

0.000 6 tổng

Ptt = 1 2

315

46.30.5( ) 0,5 (5 3) 1.7

Trang 29

tt net

Trang 30

3 2 2 3

Lớp thép bên dưới theo phương dọc L trong dầm mĩng

Moment gối lớn nhất cĩ giá trị cực đại là Mgối = 169.92( KNm)

0

169.92

0.1137 11.5 10 0.4 0.57

×

21220

3 0

3 min 3(1 ) 0 0.6 1 0.9 10 0.4 0.57 123.12( )

b b f n bt

Với: ϕ 3= 0,6 đối với bê tông nặng.

ϕ 3= 0,5 đối với bê tông nhẹ.

1 + ϕf + ϕn = 1

Rbt = 0.9 (MPa)

Ta cĩ: Qbmin = 123.12( KN) < Qmax = 245,12( KN)

Trang 31

⇒ Suy ra cần đặt thép đai chịu cắt

3 2

4 2 1 1 0.9 400 570

175 2 50.27 274.007( )(245,12 10 )

ct

h

.Chọn Sct = 250 mm

w 3

Trang 32

- Chiều sâu đặt đài dự kiến: 1,5m

2 Tính toán cốt thép của cọc trong điều kiện thi công

Ta tìm vị trí đặt mốc cẩu cách chân cọc một khoảng a sao cho Mnhip = Mgối Saukhi giải bài toán đơn giản về cân bằng moment ta được giá trị x = 0,207L (với L là chiềudài cọc) trong trường hợp vận chuyển cọc và x = 0,293L trong trường hợp lắp cọc

Trang 33

Mmax = 0,0214 qL2

0,293L Mmax = 0,043 qL2

Biểu đồ moment khi cẩu , lắp cọc

+ Tính toán và bố trí cốt thép cho cọc

Trọng lượng bản thân cọc (tính với hệ số vượt tải 1,1)

q= 0,3 x 0,3 x 2,5 x 1,1 x 1,5 = 0,371 T/mVậy: Mmax1 = 0,0214 qL2 = 0,0214 x 0,371 x 11,72 = 1,087 T.m

Mmax2 = 0,043 qL2 = 0,043 x 0,371 x 11,72 = 2,184 T.m

Kiểm tra tiết diện cọc :

Ta thấy Mmax1 < Mmax2 nên dùng Mmax2 để tính toán

Chọn lớp bảo vệ a = 3cm  ho = h – a

= 0,3 – 0,03 = 0,27 m

max 2 2 0

m b

Trang 34

h xR

M A

s s

ζ

=

2,1840,970 28000 0, 27x x

=

4 2.978 10 × −

A bh

s

A ≥

= 1,55 cm2

→

Chọn móc cẩu có đường kính Φ16, thép CII, As = 2,011 cm2

Tính toán chiều dài đoạn neo của móc cẩu

Lực kéo mà một thanh thép phải chịu là: T = 2

P

=

4,341 2

= 2,171 T

⇒

Trang 35

Chiều dài đoạn neo : lneo = R kπφ

l r

4 Sức chịu tải dọc trục của cọc theo đất nền

4.1 Xác định sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lí của đất nền (TCXD 205 – 1998)

Qtc = m(mR qp AP + u∑ mfi.fsi.li)

Trong đó: các hệ số lấy theo tiêu chuẩn TCXDVN 205-1998

- m: hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, lấy m=1

: hệ số điều kiện làm việc của đất xung quanh cọc

- CH1: Đất sét màu xám đến nâu đen, trạng thái dẻo mềm

Trang 36

- Ap: diện tích tựa lên đất của cọc Ap=0,09 (m2)

- u: chu vi tiết diện ngang của cọc u=0,3 x 4=1,2 (m)

- li: chiều dày của lớp đất thứ i khi chia lớp phân tố

Trang 37

⇒ Σ (mf.fsi.li ) = 52,904 T/mQtc=m.(mR.qp.AP + u Σ mf.fsi.li )Trong đó:

tc

Q Q

Trang 38

Lớp 3: tại độ sâu z = 10,4 m.

Ap: diện tích đầu cọc Ap = 0,072 m2

Với, ϕ = 17,480 tra bảng trang 9 theo giáo trình hướng dẫn thiết kế mĩng cọc ép (GV.ThS Phan Quốc Cường ) ta có:

Sức chịu tải thiết kế của cọc đơn được chọn như sau:

Q tk = min (P vl , Q a , Q a ) = 80.844T

Để cọc đảm bảo điều kiện thi cơng và thử tĩnh thì:

P vl ≥ 2 Q tk => 2 × 80.844= 161,688 T < 173,679 T (Thỏa)

Trang 39

II TÍNH TOÁN MÓNG CỌC C1: (Khải)

ΣNtt – Tổng tải trọng thẳng đứng tác động tại đáy đài cọc

(Bao gồm: tải trọng ngoài, tường, đà kiềng và đài);

Trang 40

Qa – Sức chịu tải cho phép của một cọc;

β - Hệ số xét đến ảnh hưởng của moment tác động lên mĩng cọc, lấy từ 1đến 1,5 tùy giá trị của moment

Để các cọc làm việc theo nhĩm thì khoảng cách giữa các cọc được bố trí từ 3d – 6d ( d là cạnh cọc).

Ta chọn: a 2 = 3d = 3 x 0,3 = 0,9 m Vậy a = 0,636m

Khoảng cách từ tim cọc biên đến mép đài là d = 0,3m

Cọc cĩ thể bố trí theo lưới ơ vuơng, lưới tam giác đều hoặc tam giác cân

Số cọc giả sử được chọn khoảng 4 cọc:

Vậy diện tích sơ bộ của đài là:

a

N n

Q

β ∑

cọc Chọn số cọc nc = 6 cọc (30 x 30cm) để bố trí

+ Chọn kích thước tiết diện cột:

+ Sức chịu tải của nhĩm cọc:

Do sự ảnh hưởng lẫn nhau của các cọc trong nhĩm nên sức chịu tải của cọc trongnhĩm sẽ khác với cọc đơn

Cơng thức Converse - Labarre:

Trang 41

( )

s

d arctg mn

m n n

m

)90

)1(1(

n – Số lượng cọc trong đài;

Qtk – Sức chịu tải thiết kế

⇒ Qnhóm = η.n.Qtk = 0,761 × 6 × 80.84 = 369.11 (T)

⇒ Q nhóm = 369.11 T ≥ ΣN tt = 277.47 T

→ Thỏa điều kiện sức chịu tải của nhóm

2 Kiểm tra tải trọng tác động lên các cọc trong móng cọc

Khi móng cọc chịu lực lệch tâm, tải tác động lên mỗi cọc trong nhóm không đều nhau và được xác định theo công thức sau:

i i

tt x

i

tt y tt

y x

y

y M x

x M n

N P

Trong đó:

ΣNtt – Tổng tải trọng thẳng đứng tác động tại đáy đài cọc;

n – Số lượng cọc trong móng;

Mx – Moment của tải ngòai quanh trục x, nếu tải ngang không nằm ở đáy

đài thì phải tính vào (H y *h : h là cánh tay đòn);

My – Moment của tải ngòai quanh trục y, nếu tải ngang không nằm ở đáy đài

thì phải tính vào (H x *h : h là cánh tay đòn);

xi, yi – Tọa độ cọc thứ i trong tọa độ trục x, y ở đáy đài (Tâm gốc tọa độ O ở

Trang 43

Trong đó:

b – Cạnh của đáy đài theo phương vuông góc với lực ngang H;

ϕ, γ - góc ma sát trong và dung trọng của đất từ đáy đài trở lên;

H – Lực ngang tác động lên móng;

Ta có:

(1,747 0,773

1.470,9 0, 6

Trang 44

Pcx = 0,75 Rk Stháp xuyên ; Rk – cường độ chịu kéo của bê tông.

- Môment quay quanh mặt ngàm I-I:

MI = ΣPi.ri =(P3 + P6 ).ri = (47.53+47.53).0,651 =61.88 (T.m)

Trong đó:

Pi – Phản lực đầu cọc thứ i tác dụng lên đáy đài;

ri – Khỏang cách từ mặt ngàm I-I đến tim cọc thứ i;

- Diện tích tiết diện ngang cốt thép chịu M I

Trang 45

I s

ai

s

F n A

%100.280

17.573,0

%100

s

b R

R

ζµ

% 05 , 0

µ

⇒ µmin < µ < µmax (thỏa).

- Môment quay quanh mặt ngàm II-II:

MII = ΣPi.ri’ = (P4 + P5 + P6) ri’= (44.96+46.245+47.53).0,30=41.620 (T.m)

Trong đó:

Pi – Phản lực đầu cọc thứ i tác dụng lên đáy đài;

r’i – Khỏang cách từ mặt ngàm II-II đến tim cọc thứ i;

- Diện tích tiết diện ngang cốt thép chịu M II

II s

Trang 46

17.573,0

%100

s

b R

R

ζ µ

% 05 , 0

Trang 47

ΣNtc qư = 5

tc C N

+ Ntc = 372,32 + 245,217 = 617,537 T

Ứng suất tiêu chuẩn trọng tâm khối mĩng quy ước:

3

2 max/

qu qu qu

tc tc

qu qu tc

- Cường độ đất nền tại đáy khối mĩng quy ước

Mũi cọc trong lớp đất thứ 4 cĩ ϕ

= 17,480 : Suy ra: A = 0,412; B = 2,649; D = 5,226 ;CII=66,8

617,537

32, 638 18,921

tc qu

N P F

∑

T/m2Ứng suất gây lún:

pgl = p -γtb *Hqu = 32,638 – 0,835 × 21,5 = 14,685 T/m2

Chia đất nền dưới đáy khối mĩng quy ước thành các lớp bằng nhau:

h ≤ 0,4.Bqư = 0,4 x 3,923 = 1,569 m

Chọn h = 1 m

Trang 49

Chọn chiều cao đài h = 0,7m.

1 Tính tốn số lượng cọc và bố trí cọc

+ Chọn sơ bộ số lượng cọc theo cơng thức:

a

tt c

Q

N

Trong đĩ:

ΣNtt – Tổng tải trọng thẳng đứng tác động tại đáy đài cọc

(Bao gồm: tải trọng ngồi, tường, đà kiềng và đài);

Qa – Sức chịu tải cho phép của một cọc;

β - Hệ số xét đến ảnh hưởng của moment tác động lên mĩng cọc, lấy từ 1đến 1,5 tùy giá trị của moment

Để các cọc làm việc theo nhĩm thì khoảng cách giữa các cọc được bố trí từ 3d – 6d ( d là cạnh cọc).

Ta chọn: a 2 = 3d = 3 x 0,3 = 0,9 m Vậy a = 0,636m

Khoảng cách từ tim cọc biên đến mép đài là d = 0,3m

Cọc cĩ thể bố trí theo lưới ơ vuơng, lưới tam giác đều hoặc tam giác cân

Số cọc giả sử được chọn khoảng 4 cọc:

Vậy diện tích sơ bộ của đài là:

a

N n

Q

β ∑

cọc Chọn số cọc nc = 6 cọc (30 x 30cm) để bố trí

+ Chọn kích thước tiết diện cột:

Chọn bê tơng B30 cĩ Rb =1700 T/m2

Trang 50

+ Sức chịu tải của nhóm cọc:

Do sự ảnh hưởng lẫn nhau của các cọc trong nhóm nên sức chịu tải của cọc trongnhóm sẽ khác với cọc đơn

Công thức Converse - Labarre:

s

d arctg mn

m n n

m

)90

)1(1(

n – Số lượng cọc trong đài;

Qtk – Sức chịu tải thiết kế;

⇒ Qnhóm = η.n.Qtk = 0,761 × 6 × 80.844 = 369.11 T

⇒ Q nhóm = 369.11 T ≥ ΣN tt = 287,077 T

→ Thỏa điều kiện sức chịu tải của nhóm

2 Kiểm tra tải trọng tác động lên các cọc trong móng cọc

Khi móng cọc chịu lực lệch tâm, tải tác động lên mỗi cọc trong nhóm không đều nhau và được xác định theo công thức sau:

i i

tt x

i

tt y tt

y x

y

y M x

x M n

N P

Trang 51

Trong đó:

ΣNtt – Tổng tải trọng thẳng đứng tác động tại đáy đài cọc;

n – Số lượng cọc trong móng;

Mx – Moment của tải ngòai quanh trục x, nếu tải ngang không nằm ở đáy

đài thì phải tính vào (H y *h : h là cánh tay đòn);

My – Moment của tải ngòai quanh trục y, nếu tải ngang không nằm ở đáy đài

thì phải tính vào (H x *h : h là cánh tay đòn);

xi, yi – Tọa độ cọc thứ i trong tọa độ trục x, y ở đáy đài (Tâm gốc tọa độ O ởtâm cột)

Bảng tính sức chịu tải của từng cọc

Cọc xi (m) yi (m) xi2(m2) yi2(m2) pi (T) Mtt (T.m) Mtt (T.m)

Trang 52

2(45 )

Trong đó:

b – Cạnh của đáy đài theo phương vuông góc với lực ngang H;

ϕ, γ - góc ma sát trong và dung trọng của đất từ đáy đài trở lên;

2 10,39

Định dạng
Số trang	67
Dung lượng	0,93 MB