Đồ án Nền móng Xây dựng dân dụng và công nghiệp

Phương án móng trên nền thiên nhiên: 1.. Xác định sơ bộ kích thước đáy móng: Chọn độ sâu chôn móng h = 1,5m kể từ đáy móng đến cốt thiên nhiên.. + Ktc= 1 vì chỉ tiêu cơ lý của đất lấy

THUY ẾT MINH TÍNH TOÁN

PH ẦN I: CÁC SỐ LIỆU DÙNG ĐỂ THIẾT KẾ

Đề bài:

Sơ đồ công trình:

Mặt bằng chân cột:

Sơ đồ ĐCCT Sơ đồ CT 0tc

N ( T ) 0tc

M (Tm )

Thiết kế nền và móng công trình theo sơ đồ công trình có nội lực do tải

trọng tính toán thuộc tổ hợp cơ bản cặp nội lực nguy hiểm nhất gây ra tại chân cột theo hai phương án:

-0.45

C 10

C 9

C 8

C 7

C 6

0.00

-0.45

-0.45

0.45

N 1tc

M 1tc

N 1tc

M 1tc 0.00

7m

MẶT CẮT

+ Móng nông

0  0tt

tc

N N

n ; 0  0tt

tc

M M

n

Nội lực do tải trọng tiêu chuẩn gây ra :

Cột N 0tc

(T)

M 0tc (T)

N 0tt (T)

M 0tt (T)

Cột N 0tc

(T)

M 0tc (T)

N 0tt (T)

M 0tt (T)

Hệ số độ tin cậy chung của tải trọng n=1,2

2) Nhi ệm vụ được giao:

- Thiết kế nền và móng công trình theo sơ đồ mặt bằng Có nội lực do tải

trọng tính toán thuộc tổ hợp cơ bản cặp nội lực nguy hiểm nhất gây ra tại chân cột

3) Đặc điểm công trình:

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

- Độ lún lệch tương đối giới hạn ΔSgh=0,001

4) T ải trọng tác dụng lên công trình:

Cột N 0tc

(T)

M 0tc (T)

N 0tt (T)

M 0tt (T)

Cột N 0tc

(T)

M 0tc (T)

N 0tt (T)

M 0tt (T)

5) Đánh giá điều kiện đia chất công trình, địa chất thủy văn

Số liệu địa chất 2 có thông số kĩ thuật:

STT Lớp đất Độ dày

(m) m  c (T/m2) Chỉ số

SPT

Eo (T/m2)

PHẦN II : CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

A Phương án móng trên nền thiên nhiên:

1 Xác định sơ bộ kích thước đáy móng:

Chọn độ sâu chôn móng h = 1,5m kể từ đáy móng đến cốt thiên nhiên

Cường độ tính toán của nền đất sét:

'

1 2

II II tc

m m

+ m2 = 1 với nhà có sơ đồ kết cấu mềm

+ Ktc= 1 vì chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo kết quả thí nghiệm trực tiếp đối với đất

Đất sét xám ghi có φ = 15(°), c = 10kPa Tra bảng có:

A = 0,32; B = 2,29; D = 4,85

+ Trị tính toán thứ hai của đất:

γII = γđn = 18,5 kN/m3

II

i

h 17,5.1 18,5.0,5

17, 63(kPa)

Giả thiết b= 1,5m ta có:

R1,1.1(0,32.1,5.18,5 2, 29.1, 95.17, 63 4,85.26)  42,5(kPa)

1

+ Diện tích sơ bộ đáy móng là :

tc

2 0

tb

1,98(m )

R h 42,5 2.1, 6

Do móng chịu tải lệch tâm khá lớn nên ta tăng diện tích đáy móng lên 1,2 lần:

F* = 1,2 Fsb = 1,2.1,98 = 2,38 m2

Chọn b 1, 7m

l 1,9m





 

  Lấy l x b = 1,7 x 1,9 m => Fchọn= 1,7.1,9 = 3,23m2> F* = 2,38 m2

2 Ki ểm tra điều kiện áp lực ở đáy móng:

Giả thiết chiều cao móng hm= 0,7 m

+ Độ lệch tâm:

el

tc

tc 0

0,188m

+ áp lực tiêu chuẩn ở đáy móng là:

tc

tc 0 max min

N 6e 53 6.0,188

l.b l 1,9.1, 7 1,9

→ tc 

max

p 50,52 2

/

T m



tc min

p 15,32 2

/

tc tc

tb

p p

2



Kiểm tra điều kiện áp lực :

R1,1.1(0,32.1,5.18,5 2, 29.1, 95.17, 63 4,85.26)  42,5(kPa)

1



tc max

p 50,52 < 1,2.R = 1,2 43,15 = 51,78 2

/

T m



tc tb

p 32,92 2

/

T m < R = 43,15 2

/

T m

 Thoả mãn điều kiện áp lực dưới đáy móng

Vậy ta chọn kích thước đáy móng lb = 1,9 1,7m

Khi đó ta có: Rđc = 51,78 2

/

T m

3 Kiểm tra điều kiện biến dạng:

Kiểm tra kích thước sơ bộ đáy móng theo điều kiện biến dạng Nền có chiều dày

lớn nên ta tính theo phương pháp cộng lún các lớp phân tố

+ ứng suất bản thân của đất ở cốt đáy móng:

bt 1,6

z h m= 1,72 x 1 + 1,85 x 0,5 = 2,79 /m2

+ ứng suất gây lún tại tâm diện tích đế móng:

bt h z

tc tb

gl

z p  

 0 = 32,92 – 2,79 = 30,13 T/m Chia nền đất dưới đế móng thành các lớp phân tố có chiều dày hi  b/4 = 1,7/4 =

0,425m và đảm bảo mỗi lớp chia ra là đồng nhất Chọn hi = 0,34m

Gọi z là độ sâu kể từ đáy móng thì ứng suất gây lún ở độ sâu zi là :

gl zi

 = Koi gl

z 0  = 30,13.Koi (T/m2) Với Koilà hệ số phụ thuộc vào tỉ số z/b và l/b = 1,9/1,7 = 1,118

Ta có bảng tính lún như sau :

STT

Chiều

sâu

H0

z (m) l/b 2z/b Ko

(kPa) (kPa)

Eo S(m)

0 0 0 1.118 0 1 30,13 0.279 8500 0.004

1 0.34 0.34 1.118 0.40 0.965 31.489 0.343 8500 0.004

2 0.34 0.68 1.118 0.80 0.818 26.689 0.406 8500 0.003

3 0.34 1.02 1.118 1.20 0.634 20.702 0.469 8500 0.002

4 0.34 1.36 1.118 1.60 0.477 15.558 0.532 8500 -0.002

5 0.34 1.10 1.118 1.29 0.557 18.173 0.595 8500 0.004

6 0.94 1.70 1.118 2.00 0.372 12.139 0.768 8500 0.005

7 0.34 2.04 1.118 2.40 0.279 9.099 0.831 8500 0.004

8 0.34 2.38 1.118 2.80 0.219 7.156 0.894 8500 0.003

gl z

z



9 0.34 2.72 1.118 3.20 0.176 5.741 0.957 8500 0.002

10 0.34 3.06 1.118 3.60 0.144 4.685 1.020 8500 0.002

11 0.34 3.4 1.118 4.00 0.119 3.890 1.083 8500 0.002

12 0.34 3.74 1.118 4.40 0.100 3.278 1.146 8500 0.001

13 0.34 4.08 1.118 4.80 0.086 2.801 1.209 8500 0.001

14 0.34 4.42 1.118 5.20 0.074 2.404 1.272 8500 0.001

15 0.34 4.76 1.118 5.60 0.064 2.104 1.335 8500 0.001

16 0.34 5.1 1.118 6.00 0.056 1.838 1.397 8500 0.001

17 0.34 5.44 1.118 6.40 0.050 1.622 1.460 8500 0.001

18 0.34 5.78 1.118 6.80 0.045 1.459 1.523 8500 0.001

19 0.34 6.12 1.118 7.20 0.039 1.271 1.586 8500 0.001

20 0.34 6.46 1.118 7.60 0.036 1.160 1.649 8500 0.001

21 0.34 6.8 1.118 8.00 0.033 1.062 1.712 8500 0.000

22 0.34 7.14 1.118 8.40 0.030 0.964 1.775 8500 0.000

Theo bảng tính toán ở trên ,ta thấy tại độ sâu 7,14 m kể từ đáy móng, điểm 22

thuộc lớp đất 2

Do vậy ta lấy giới hạn nền tại độ sâu 6 m so với đáy móng

=> Tính lún theo phương pháp cộng lún các lớp phân tố:

1 0,8 1

gl

Ta thấy S= 3,4 cm < Sgh= 8cm => thỏa mãn điều kiện lún tuyệt đối

 Thoả mãn điều kiện về lún tuyệt đối

Điều kiện về độ lún tuyệt đối thoả mãn, điều kiện về độ lún lệch tương đối S

 Sgh giữa các móng cùng dãy sẽ thoả mãn vì điều kiện địa chất dưới các móng

dãy này thay đổi không đáng kể Tải trọng tác dụng xuống móng cơ bản giống

nhau Độ lún lệch tương đối giữa các móng dãy trục này (B) và các móng dãy trục

khác sẽ kiểm tra khi thiết kế móng các dãy đó

4 Tính toán độ bền và cấu tạo móng:

4.1 Ch ọn vật liệu móng:

Chọn bê tông cấp bền : B20 Rb=1150T/m2 , Rbt=90 T/m2 Chọn thép CII Rs=28000 T/m2

a) Chọn chiều cao đáy móng

Chọn h = 0,7m Chọn abv = 0,05m =5cm => ho=0,7 – 0,05 =0,65

Khi tính toán độ bền của móng ta dựng tải trọng tính toán của tổ hợp bất lợi nhất Trọng lượng của móng và đất nền trên bậc không gây thủng móng Tải trọng tính toán ở đáy móng:

N0tc (T)

M0tc (T)

N0tt (T)

M0tt (T)

5, 4

0,188( )

63,6

tt tt

M

N

0

max

min

tt

P

2 max

2 min

2 min max min

2 max

0

47,32 / 12,123 /

2 47,32 37,131

42, 225 /

tt tt

I

l l

l







 

2 1,9 0,3 2.0,65

l a c h

2 0

2 ( ) 0,15.1, 4 0, 255( )

2

c ct

 2

0tt. 37,131.0,225 10,767 /

 2

.

0 0

0,75 0,75.90.(0,3 0,65).0,65 41,681

ch

bt

ch ct

N > N => Thỏa mãn điều kiện chống chọc thủng ct

b) Tính toán thép đài móng

Tại mặt ngàm I-I

2 1

.( ( ) )

Trong đó : 1, 9 0, 3 0,8

c x

2

1tt 37,131 /

1, 2.(37,131.0,8 (47, 32 37,131).0,8 ) 23,894

I I

Diện tích cốt thép chịu mô men M I I

5

2 0

23,894.10

14,59 0,9 0,9.65.2800

I

sI I

s

M

h R

Chọn 1412có As = 15,83 cm2

P2tt

P1tt

45o

700

2050

1600

-450 0.00

-2050

1900

1700 300

300

Pmaxtt

Pmintt

Chiều dài của 1 thanh cốt thép chịu mô men M I I là :

l’ = l - 2.0,05 = 1,9-0,1 = 1,8m

Khoảng cách cần bố trí các cốt thép dài là :

b’ = b - 2.0,05 = 1,7 - 0,1 =1,6m

Khoảng cách giữa các cốt thép cạnh nhau là :

' 1600

123

1 14 1

b

n

=> Chọn 1412có a12cm thép CII bố trí phía dưới

Tại mặt ngàm II-II

 

2

1,7 0,3

0,7

c

b b

 

2 2

2

29,72.0,7

tt tb II

P

5

2 0

13,835.10

8,61 0,9 0,9.2800.638

II s

s

M

R h

Chọn 1210 có As = 9,42 cm2

Chiều dài của 1 thanh cốt thép chịu mô men M I I là :

b’ = b - 2.0,05 = 1,7-0,1 = 1,6m

Khoảng cách cần bố trí các cốt thép dài là :

l' = l - 2.0,05 = 1,9 - 0,1 =1,8m

Khoảng cách giữa các cốt thép cạnh nhau là :

' 1600

150

1 12 1

b

n

=> Chọn 1210có a15cm thép CII bố trí phía trên

Lớp bê tông lót : Dày 10 cm, rộng ra mỗi bên so với đáy móng 10 cm

B: PH ẦN MÓNG CỌC

Sơ đồ công trình:

Mặt bằng chân cột:

1 TẢI TRỌNG CÔNG TRÌNH:

-0.45

N 1tc

M 1tc

N 1tc

M 1tc

0.00

7m

MAT CAT

-0.45

C 10

C 9

C 8

C 7

C 6

0.00

-0.45

Cột Ntc (T) Mtc ( Tm)

Kích thước cột: a cb c 0,3 0,3( )  m

1 YÊU CẦU

1.1 Chọn trước kích thước cọc

- Kích thước cọc: a x b = 30 x 30 cm

- Chiều dài cọc: = 12m

- Bê tông cọc: B20;

- Thép nhóm CII có 4 16; A s  8 , 04cm2 ;R s  280MPa 280  10 3kN/m2

1.2 Tính sức chịu tải của 1 cọc đơn

1.2.1 Xác định sức chịu tải cọc theo vật liệu:

- : sức chịu tải vật liệu

- : hệ số uốn dọc

- Cường độ chịu kéo giới hạn cốt thép =

- Diện tích cốt thép

- Cường độ chịu nén bê tông

- Diện tích tiết diện cọc

9 , 882 )

09 , 0 11500 10

04 , 8 10 280 ( 7 , 0

) (

4



















b b s s

1.2.2 Xác định sức chịu tải cọc theo phương pháp SPT:

- cho cọc đóng, ép

- : diện tích tiết diện ngang của mũi cọc

- cọc đóng, ép

- : cọc lớp 3 -U: chu vi

c

L

11,5 11500 / ; 0,9 900 /



vl s s b b

vl

P

0, 7

  :

s

R

280 10  kN m/ :

s

A

4 16   8, 04cm  8, 04 10   m

:

b

R

2

11,5,5MPa 11500(KN m/ )

:

b

F

2 0,3.0,3 0, 09( )

b

1 400

c

F

2 2

3

- : chỉ số SPT trung bình dọc thân cọc

- chiều dài cọc

2 2 3 3 12 4 18 8

16 12

c

N

L

2

400 18 0, 09 2 1, 2 16 12 1108,8( / )

kN m

      

2.2.4 Sức chịu tải đấ nền cho phép của 1 cọc:

369, 6 2,5 3 3

SPT SPT

P



2.2.5 Sức chịu tải tính toán cho phép của 1 cọc:

[P C]  min(P vl;[P SPT])  (882,9;369, 6)  369, 6(kN)

882,9 2[ ] 2 369, 6 739, 2

2.3 Xác định sơ bộ cọc và bố trí vào đài

- Số cọc:

1, 2 1920 1, 2 (1,1 1, 4) 1, 2 1, 2 3,1

[ ] 369, 6 369, 6

c

n

P

hệ số ảnh hưởng momen M

- Chọn n = 4 cọc

- Sơ đồ bố trí cọc

N

c

N

L

    



c

L

2 0,3 0,3 0, 09( )

c

3 20

4 4 0, 3 1, 2( )

(1,1 1, 4) 

2.4 Chọn kích thước đài cọc, chiều sâu chôn dài

- Chọn

- Chiều dài kích thước cọc:

- Kiểm tra khả năng chịu lực của đài:

2

1,1

1,1 0,3 12 25 29, 7( / )

kN m



   

    

- : Trọng lượng bản thân cọc

- : chiều dài cọc

- b : cạnh cọc

3 / 5 ,

2 T m

bt 

 trọng lượng riêng của bê tông

: lực lớn nhất truyền lên cọc

2

192 1, 2 1,5 1,5 1,5 20 1219,5( / )

tt tt ABCD tt

N N N N    B L h o       kN m

2

1219,5 15 10

0, 45 300, 208( / )

4 4 0, 45

tt tt o

i i







2

1219,5 15 10

0, 45 183,542( / )

4 4 0, 45

tt tt o

i i







max c 300, 208 29, 7 329,908 [ ]c 410, 4

900

1500

1, 5

m

1, 5 1, 5( )

d d

 

c

P c

L

max

P

o

i i



424,8 329, 908

100 22, 3%( )

2.5 Kết cấu đài móng

- Chọn chiều cao đài:

- Chiều cao làm việc

- P ct    P1 P2 P3 P4  300, 208.2 183,542.2   967,5

-





0, 9 0, 3 ( ) ( ) (300, 208 300, 208) 180,125( )

c

I I

2 1

180,125

11,91( ) 0,9 0,9 28 0, 6

I I

s

M

R h



0,8

d

0, 2 0,8 0, 2 0, 6( )

o d

chong

ct ct

P  P

0, 75

chong

P    R U  h

0,9

k

R  MPa

0, 75 0, 75 900 3, 6 0, 6 1458( )

chong

1500

Chọn 1212 có As = 13,57cm2

Chiều dài của một thanh cốt thép chịu mômen MI là:

l’ = l,5-2 x 0,035 = 1,43m

Khoảng cách cần bố trí các cốt théplà:

b’ = 1,5-2 x 0,035 = 1,43m

Khoảng cách giữa trục các cốt thép cạnh nhau là:

a = '

1

b

1, 43

0,13(m)

13 1



n : số thanh cần bố trí vào đáy móng = 12

Vậy ta chọn 1212 a130, cốt thép nhóm CII

(183, 542 300, 208) (0, 9 0, 3)

c

II II

2 2

145,125

9, 6( ) 0,9 0,9 28 0, 6

II II

s

s o

M

R h



Chọn 912 có As = 10,18cm2

Chiều dài của một thanh cốt thép chịu mômen MI là:

l’ = l,5-2 x 0,035 = 1,43m

Khoảng cách cần bố trí các cốt théplà:

b’ = 1,5-2 x 0,035 = 1,43m

Khoảng cách giữa trục các cốt thép cạnh nhau là:

a = '

1

b

1, 43

0,17(m)

9 1



n : số thanh cần bố trí vào đáy móng = 9

Vậy ta chọn 912 a170, cốt thép nhóm CII

2.6 Kiểm tra lún móng cọc

Để tính độ lún của nền móng cọc ta tính độ lún của khối móng quy ước Nhờ ma

sát giữa diện tích xung quanh cọc và đất bao quanh nên tải trọng móng được truyền lên diện tích lớn hơn xuất phát từ mép ngoài cọc biên tại đáy đài và nghiêng góc :

Khi tính toán lấy II= /1,1 ; II = /1,1; cII = c/1,1

Cột 6 có Ntc = 160 (T) = 1600 (KN)

Mtc = 12,2(T.m) = 122( KN.m)

II= /1,1 = 1.59(KN/m3) , = 1,682(KN/m3) , =1.955(KN/m3)

II = /1,1 = 10,909 , = 16,364 , = 20

cII = c/1,1 = 7,273(KN/m2) , = 10,909(KN/m2) , = 13.636(KN/m2)

2 2 3 3

2 3

10,909 4 13,364 8

18,182 12

tb

18,182

4, 55

o tb



- Chiều dài của đáy móng quy ước:

o ' 2 tan (0,9 0.3) 2 12 tan4,55 3,146

L    L L       

- Bề rộng của đáy móng quy ước:

o ' 2 tan (0,9 0.3) 2 12 tan4,55 3,146

B    B L      

- Chia nền đất dưới đáy khối móng quy ước thành các lớp bằng nhau thỏa mãn

điều kiện: 3,146 0, 787

4 4

M i

B

- Ứng suất bản thân tại đáy khối móng quy ước:

1 1 2 2 3 3 5 6 12 6 365,538( )

bt

             

- Ứng suất gây lún tại đáy móng:

) ( tc tb m'

o

gl k  P  h

 + Trong đó

3,146

1 3,146

M o M

L k B

 

'

11,5 1,5 13

1 2 3

5 6 12 6

21, 47

6 6

tb

           

2

770 1,5 1,5 1,5 21, 47

344,816( / ) 1,5 1,5

tc

tc ABCD



  



2

1 (344,816 21, 47 13) 137,316( / )



Kết quả tính toán các giá trị ứng suất gây lún và ứng suất bản thân:

3,146

0, 79

4 4

M

i

B

STT

Chiều

sâu

H0

z (m) l/b 2z/b Ko

0 0 0 1.118 0 1 137.316 104.624 768 0.018

1 0.24 0.24 1.118 0.28 0.965 132.470 104.668 768 0.016

2 0.24 0.48 1.118 0.56 0.818 112.276 104.713 768 0.019

3 0.34 0.82 1.118 0.96 0.634 87.091 104.776 768 0.014

4 0.34 1.16 1.118 1.36 0.477 65.451 104.839 768

Giới hạn nền được tính đến điểm 4 có độ sâu 1,16m kể từ đế móng :

gl<bt = 65,451 kPa <bt = 104,839 x 5 = 524 kPa

Do vậy, ta lấy giới hạn nền đến độ sâu 1,16m kể từ đế móng

-Độ lún (S) của nền xác định theo công thức:  glzi i

oi

.h

E

Ta thấy: S = 6,6cm < 𝑆𝑔ℎ = 8cm.Do đó thỏa mãn về điều kiện độ lún tuyệt đối

2.7.1.Khi v ận chuyển cọc

- Khi vận chuyển cọc: Tải trọng phân bố q  F n

(0.0.1)

 Trong đó: n là hệ số động, n=1,5

q=25.0,25.0,25.1,5=2,34kN/m

Hình : Biểu đồ mômen cọc khi vận chuyển

 Cốt thép móc cẩu đặt cách 2 đầu đoạn cọc một đoạn:

a=0,207lc=0,207.6=1,2m

(0.0.2)

 Trị số momen lớn nhất

1

2,34 1, 2

1,69

q a

M      kN m

(0.0.3)

 Trường hợp treo cọc lên giá búa: 2 2 3,8

2

qb

M   kN m

(0.0.4)

Với b0, 293l c 0, 293 6 1,8  m

(0.0.5)

Ta thấy mô men trường hợp a nhỏ hơn mô men trường hợp b nên ta dung mô men trường hợp b để tính toán

 Lấy lớp bảo vệ cốt thép cọc là a’=3cm

chiều cao làm việc của cốt thép: ho=h-a=25-3=22cm

 Diện tích cốt thép:

M=0,0432qL2

q

L

2 2

3

3,8

0, 68 0,9 0,9.0, 22.280.10

a

o a

M

h R

Cốt thép dọc chịu momen uốn của cọc là 216(Fa=4cm2)

cọc đủ khả năng chịu tải khi cẩu lắp, vận chuyển

2.7.2 Tính toán c ốt thép làm móc cẩu:

- Lực kéo móc cẩu trong trường hợp cẩu lắp cọc: F k q l.

(0.0.6)

lực kéo ở 1 nhánh, gần đúng:

7,02

k k

F q l

F       kN

(0.0.7)

- Thép móc cẩu chọn loại A-I ( thép có độ dẻo cao, tránh gãy khi cẩu lắp)

M=0,0432qL 2

b

L

- Diện tích thép của móc cẩu:

'

2 3

7, 02

0,31 225.10

k a a

F

R

(0.0.8)

- Chọn thép móc cẩu 12 có Fa=1,13cm2

2.7.3 Tính và bố trí cốt thép cho cọc:

 Bố trí thép dọc : ta chọn thép 4 16

 Bố trí thép đai : do cọc chủ yếu chịu nén, chịu cắt nhỏ nên ta sẽ bố trí theo yêu cầu về cấu tạo

 Cốt thép cứng mũi cọc : chọn thép 25 chiều dài 580mm ;đoạn nhô ra khỏi mũi cọc là 250mm