Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng pot

a0i hệ số nén lún tương đối của lớp thứ i... Móng chịumômen lớn nên ngàm cọc vào đài bằng cách phá vỡ một phần bê tông đầu cọc để thép nhô ra là35; cm và chôn thêm một đoạn cọc còn giữ n

Chương I : Sơ Bộ Đánh Giá Nền Đất và Nghiên Cứu Các Phương Án

34

6

Á sét

Sét Cát hạt trung

0,6070,6590,667

0,5770,6290,65

0,5580,6060,640

0,5430,5290,631

0,5340,5800,630

4- Kết quả thí nghiệm đất :

STT Lớp

đất

Chiềudày h(m)

Tỷtrọng (

 )

Dungtrọng

Wnh(%)

G/hạndẻo

Wd(%)

Gócnội masát

 (0)

Lựcdính đvịC(kg/c

m2)25



2,672,722.64

1,961,902,00

182220

2240_

1422_

222030

0,150,280,08

1418W

W

WW

d nh

0,25 < B = 0,5 nên đất ở trạng thái dẻo

Độ bảo hoà nước : G= 2 , 67 0 , 79

607 , 0

18 01 , 0 e

W 01 , 0

W

WW

d nh

Đánh giá theo độ rỗng : 0,55 < e0 < 0,7 nên đất ở trạng thái chặt vừa

Độ bảo hoà nước : G= 0,01eW 00,01,667.222,647 0,87

 Phương án thứ hai : Thiết kế và tính toán móng cọc đài thấp

Móng cho cột giữa Móng cho cột biên

Phương án I : Móng NôngI- Móng nông cột giữa :

50 , 82

Mtc = 2 , 91

2 , 1

5 , 3

Ntc = 0 , 83

2 , 1

00 , 1

tc tc

F

N F

G N F

25 , 71



tc min max,

W

h.QMW

0

tc 0 d tb

tc d tb

5 , 1 83 , 0 91 , 2

2- Kiểm tra lún cho móng :

Dùng tổ hợp tiêu chuẩn cơ bản, tải trọng tiêu chuẩn

)167,2(11

)1(



037,1659,01

)172,2(1e

1

)1(

2

2 n 2

)164,2(1e

1

)1(

3

3 n 3

0.P.ha

Trong đó : hi chiều dày các lớp phân tố

a0i hệ số nén lún tương đối của lớp thứ i

a0i =

i 0

i

e1

021,0e

1

a

II 0

Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng sau :

00,51,01,52,02,5

1,0000,9340,7410,5350,3790,250

1,5001,4011,1110,8020,5680,348

0,2940,3920,4900,5420,5940,646

0,012

3,583SÉT

1,2

3,03,54,04,5

0,2090,1620,1270,103

0,3140,2420,1910,155

0,69790,74980,80170,8536

+ 0,314 + 0,242 +0,191)] = 3,533 cm Vậy S = 3,533 cm < Sgh = 8 cm

Biểu đồ ứng suất dưới đáy mĩng

3 - Tính tốn mĩng theo trạng thái giới hạn về độ bền :

Dùng tổ hợp bổ sung và tải trọng tính tốn :

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

1,5 1,4 1,1 0,802 0,568 0,384 0,314 0,242 0,191 0,155

0,294 0,392 0,490 0,542 0,594 0,646 0,6979 0,7498 0,8017 0,8536

Á SÉT

SÉT

NTT = 85,65 T, MTT = 6,2 Tm, QTT = 1 T

Kiểm tra chiều cao móng theo điều kiện chọc thủng ( phá hoại theo mặt phẳng nghiêng ):

Móng bê tông cốt thép M 200 cốt thép C-I, Ra = 2000 KG/cm2, do tải trọng không lớn nênchọn :

= 3,23m2

PTT

CT = 85,65 – 17,84 3,23 = 28,027 T

Utb = 2(ac + bc +2h0) = 2(0,5 + 0,3 + 2 0,7) = 4,4 m

0,75RkUtbho = 0,75 75 4,4 0,7 = 173,25 T Vậy PTT

CT  0,75RkUtbho nên chiều cao móng đã chọn là an

tb 



TT tb

 = 17 , 84

2 4 , 2

65 , 85

TT min max,

W

M TT TT

tb 



TT min max,

75 , 0 1 2 , 6

 , TT

II tbII

 để tínhtoán cốt thép

b - Tính diện tích cốt thép cho mặt cắt I–I :

Công thức : FI-I

a

0 a a

TT

h R m 9 , 0

M



MTT I-I = 0,125 b(a-ac)2 TT

I tbI

Vậy chọn 1214 có Fa = 18,46; cm2

Khoảng cách giữa các thanh : a = 17 , 27 cm

11

5 2 200

TT

h R m 9 , 0

M



MTT II-II = 0,125 a(b-bc)2 TTtbII II

=0,125 a(b-bc)2 TTmax = 0,125 240(200-30)2 21,46.10-1

= 1860582; KGcm Kết quả : FII-II





, nên chọn a=175; mm Cốt thép bố trí được thể hiện trên bản vẽ

II- Móng nông cột biên :

1- Xác định diện tích đáy móng :

Dùng tổ hợp cơ bản, tải trọng tiêu chuẩn (N015)

Ntc = 63 , 025

2 , 1

63 , 75

Mtc = 3 , 33

2 , 1

0 , 4

Ntc = 1 , 71

2 , 1

05 , 2

tc 0

tc 0

tc tc

F

N F

G N F

 = 2 1 , 5 18 , 92

8 , 1 2 , 2

025 , 63



tc min max,

W

h.QMW

0

tc 0 d tb

tc d tb

tc min max,

5 , 1 71 , 1 33 , 3

2 - Kiểm tra lún cho móng :

Dùng tổ hợp tiêu chuẩn cơ bản, tải trọng tiêu chuẩn

0.P.ha

Trong đó : hi : chiều dày các lớp phân tố

Pi : áp lực trung bình tại điểm giữa lớp thứ i, do áp lực Pgl sinh ra

a0i : hệ số nén lún tương đối của lớp thứ i

a0i =

i 0

i

e1

019,0e

1

a

I 0

021,0e

1

a

II 0

010,0e

1

a

III 0

Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng sau :

7 6 5 4 3 2 1

8 9

0,397 0,285 0,218 0,171 0,139

0,768 0,538

1,122 1,454 1,6

SÉT

SÉT Á

0,646 0,594 0,542 0,490 0,392 0,294

0,8536 0,8017 0,7498

1,22

00,561,111,672,222,78

1,0000,9090,7010,4800,3360,242

1,6001,4541,1220,7680,5380,397

0,2940,3920,4900,5420,5940,646

1,22

3,333,894,445,00

0,1780,1360,1070,087

0,2850,2180,1710,139

0,69790,74980,80170,8536

S = i i

n

1 0i

h.P.a

 = 50 [ 0,012 (

2

397 , 0 6 ,

1 

+ 1,454 +1,122 + 0,768 + 0,538) +

0.013(

2

193 , 0 397 ,

+0,285 + 0,218 + 0,171)] = 3,558; cm

Vậy S = 3,558; cm < Sgh = 8; cm nên thoả mãn về

điều kiện tính lún

Biểu đồ ứng suất dưới đáy mĩng

3 - Tính tốn mĩng theo trạng thái giới hạn về độ bền :

Dùng tổ hợp bổ sung và tải trọng tính tốn :

NTT = 75,95; T, MTT = 6,05; Tm, QTT = 1.50; T

a - Kiểm tra chiều cao mĩng theo điều kiện chọc thủng (phá hoại theo mặt phẳng

nghiêng) :

Móng bê tông cốt thép M 200 cốt thép C-I, Ra = 2000; KG/cm2, do tải trọng không lớn nênchọn :

= 1,9; m2

PTT

CT = 75,95 – 19,18.1,9 = 35,51; T

Utb = ac + 2bc +h0 = 0,5 + 2.0,3 + 0,7 = 1,8; m

0,75RkUtbho = 0,75 75 1,8 0,7 = 70,875; T

Vậy PTT

CT  0,75RkUtbho nên chiều cao móng đã chọn là an

toàn

4 - Tính toán cốt thép cho móng :

a- Tính toán ứng suất tại đáy móng :

Áp lực do tải trọng tính toán gây ra :

F

N TT TT



TT tb

 = 19 , 18

8 , 1 2 , 2

95 , 75

TT min max,

W

M TT TT

tb 



TT min max,

75 , 0 5 , 1 05 , 6

 để tính toán cốt thép

45 45

b - Tính diện tích cốt thép cho mặt cắt I–I :

Công thức : FI-I

a

0 a a

TT

h R m 9 , 0

M



MTT I-I = 0,125 b(a-ac)2 TT

I tbI



= 0,125 b(a-ac)2.TTmax

= 0,125 180(220-50)2 24,12.10-1

= 1568403 ;KGcm Kết quả : FI-I

a 0 , 9 0 , 85 2000 70

1568403

 = 14,64 ;cm2

TT

h R m 9 , 0

M



MTT II-II = 0,125 a(b-bc)2 TTtbII II = 0,5 a(b-bc)2 TT

max



= 0, 5 220(180-30)2 24,12.10-1

= 5969700 ;KGcm Kết quả : FII-II

a 0 , 9 0 , 85 2000 70

5969700

 = 55,74 ;cm2

Vậy chúng ta chọn 1820 có Fa = 56,54 ;cm2

Khoảng cách giữa các thanh : a = 11 , 2 cm

17

5 2 200





, nên chọn a=110 ;mm Cốt thép bố trí được thể hiện trên bản vẽ

I

I - Móng cọc đài thấp cho cột giữa :

Chọn cọc hình vuông có tiết diện 30 x 30; cm

Chiều dài của cọc là 7,5; m

Độ sâu chôn móng hm = 1,5; m, cách mực nước ngầm 1,5; m, nằm trong lớp á sét Móng chịumômen lớn nên ngàm cọc vào đài bằng cách phá vỡ một phần bê tông đầu cọc để thép nhô ra là35; cm và chôn thêm một đoạn cọc còn giữ nguyên vào đài cọc khoảng 15; cm

Dùng tổ hợp bổ sung và tải trọng tính toán :

H





 ,  : góc ma sát trong và dung trọng tại đáy đài

H :tổng lực xô ngang tính đến đáy đài

m : hệ số điều kiện làm việc, m = 1

 : hệ số uốn dọc, móng cọc đài thấp không xuyên qua than bùn chọn  = 1

mR : hệ số điều kiện làm việc củabê tông,tiết diện cọc = 0,3x0,3m chọn mR = 1

Rb, Ra : cường độ chịu nén tính toán của bê tông và thép

Fb, Fa : diện tích tiết diện của bê tông và của cốt thép dọc

mfi : hệ số điều kiện làm việc của đất ở mặt bên của cọc, mfi =1

F : tiết diện mũi

u : chu vi tiết diện ngang cọc

li : chiều dày lớp đất thứ i tiếp xúc với cọc

fi : ma sát bên của lớp đất thứ i theo mặt xung quanh thân cọc

R : cường độ chịu tải của lớp đất dưới mũi cọc, tra bảng chọn R = 385; T/m2

Chia đất nền thành các lớp đồng nhất như trong hình vẽ trên Cường độ tính toán của ma sátxung quanh cọc và đất bao quanh fi tra bảng, nội suy có :

955,71K

P

TC

5 - Xác định sơ bộ diện tích của đáy đài :

Áp lực tính toán giả định tác dụng lên đế đài do phản lực đầu cọc gây ra :

PTT = 63 , 46

) 3 , 0 3 (

4 , 51 )

d (

P

2 2

gh



 ;T/m2 (N&M/316)Diện tích sơ bộ của đế đài :

Công thức : Fđ =

hn

PnN

tb TT TT





(N&M/316)

NTT : tải trọng tính toán xác định đến đỉnh đài

tb : trọng lượng thể tích bình quân của đài và đất trên đài lấy tb = 2; T/m3

n : hệ số vượt tải, n = 1,2

h : chiều sâu chôn đài

Kết quả : Fđ = 1 , 43

5 , 1 2 2 , 1 / 46 , 63

2 , 1 / 65 , 85

Sơ đồ xác định sức chịu tải của cọc

2 i

max k , n d

x

x.M

n

N

N d :tổng tải trọng thẳng đứng tính đến đáy đài

M : tổng mômen do tải tải trọng ngoài gây ra so với trục đi qua trọng tâm của các

tiết diện cọc tại đáy đài

xmax

n,k: khoảng cách từ cọc chịu nén và kéo nhiều nhất đến trục đi qua trọng tâm của

các tiết diện cọc tại đáy đài

xi : khoảng cách từ cọc thứ i đến trọng tâm của các tiết diện cọc tại đáy đài Kết quả : Pmax,min = 2

5 , 0 4

5 , 0 ) 1 5 , 1 2 , 6 ( 4

148 , 5 65 ,





= 26,16; T = 19,23; T Vậy Pmax = 26,16; T Pgh = 51,4; T

Pmin =19,23; T > 0 không có lực kéo nên không kiểm tra theo điều kiện chốngnhổ

Vậy :H0= 0,25; T  Hng = 6; T nên thoả mãn điều kiện chống chuyển vị ngang

8 - Kiểm tra cường độ của nền đất dưới đáy móng khối quy ước :

Dùng tổ hợp cơ bản, tải trọng tiêu chuẩn (N015)

Ntc = 68 , 75

2 , 1

50 , 82

Mtc = 2 , 91

2 , 1

5 , 3

Ntc = 0 , 83

2 , 1

00 , 1

h4

h4

= ( 22 2 , 5 20 3 30 1 , 5 ) 5 , 71 0

7 4

Chiều cao của khối quy ước :

Hqu = hm + L = 1,5 + 7 = 8,5; m

Sơ đồ đáy móng khối quy ước

Xác định trọng lượng của khối quy ước :

Trọng lượng của đất và đài cọc từ đáy đài trở lên :

N1 = Aqu Bqu hm tb

= 2,7 2,7 1,5 2 = 21,87; T Trọng lượng của lớp đất á sét từ đáy đài đến hết lớp này

8,5 7

1

1,5

5,71

2,7

N2 = (F0 – 4Fc)( 1h1 + đn1h’)

= (2,72 – 4.0,32)(1,96.1,5 + 1,039.1) = 27,57; TTrọng lượng của lớp đất sét :

N3 = (F0 – 4Fc) đn2.h2

= (2,72 – 4 0,32)1,037.3 = 21,56; TTrọng lượng của lớp cát hạt trung :

N4 = (F0 – 4Fc) đn3.h3

= (2,72 – 4.0,32).0,98.1,5 = 10,19; TTrọng lượng của cọc :

N5 = 4Fchcbt = 4.0,3.0,3.7.2,5 = 6,3; TVậy trọng lượng củakhối móng quy ước là :

Nqu= 21,87+ 27,57+ 21,56+10,19+ 6,3

= 87,49; T Tải trọng tiêu chuẩn ở đáy khối móng quy ước là :

Ntc = Ntc

0 + Nqu = 68,75 +87,49 = 156,24; TĐiều kiện kiểm tra :

tb



tc tb

 = 21 , 43

7 , 72 , 2

24 , 156

tc min max,

qu qu

tc 0

tc 0 d tb qu

tc d tb

W

H Q M W

5 , 8 83 , 0 91 , 2

9 - Kiểm tra độ lún của móng cọc :

Khi tính toán kiểm tra độ lún của móng cọc ta xem móng cọc như khối móng quy ước và tínhgiống như với móng nông Tính lún theo phương pháp cộng từng lớp

Dùng tổ hợp cơ bản, tải trọng tiêu chuẩn

Trong đó : hi _ chiều dày các lớp phân tố

Pi _ áp lực trung bình tại điểm giữa lớp thứ i, do áp lực Pgl sinh ra

a0i _ hệ số nén lún tương đối của lớp thứ i

a0i =

i 0

i

e1

017 , 0 e

1

a

0

5 , 0 p

19,15

,135,25,1

98,0.5,1037,1.35,2.039,15,1.96,1l

l

i

i i

Kết quả tính tốn được thể hiện trong bảng sau :

0100200

300 1

00,761,542,31

1,0000,8160,4730,275

0,50,4080,2370,138

1,0121,071,121,22 0,01 2,817

Tại điểm thứ 3 (thuộc lớp 3) ta cĩ P

Z

 = 0,138 < 0,2 

Z = 0,2 1,22 = 0,224; KG/cm2 nên chỉtính lún đến điểm thứ 3

S = i i

n

1 0i

h.P.a

 = 100.0,01.(

2

138 , 0 5 ,

0 

+ 0,408 +0,237 )= 0,964 cm Vậy S = 0,964 cm < Sgh = 8 cm nên thoả mãn về điều kiện tính lún

Biểu đồ ứng suấtdưới đáy mĩng

Á SÉT

SÉT

1,5

7 5,71

8,5

0 - Kiểm tra khi vận chuyển và khi treo trên giá búa :

Dùng tổ hợp bổ sung và tải trọng tính toán để kiểm tra

Mmax = 0,043 ql2 = 0,043 0,338 7,52 = 0,82; TmCọc có cốt thép đặt đối xứng : Fa = 4,022; cm2

Khả năng chịu lực của cọc :

Mgh = Ra Fa (h0 – a’) = 20000 4,022 10-4 (30-8) 10-2

= 1,77; TmVậy Mmax = 0,82; Tm < Mgh = 1,77; Tm nên đủ khả năng chịu lực khi vận chuyển

b – Khi treo cọc lên giá búa :

Khoảng cách từ móc đến mút đầu cọc :

a = 0,207 l = 0,207 7,5 = 1,55; mMômen lớn nhất do cọc chịu là :

Mmax = ql2 /14= 0,388/14 7,52 = 1,56; TmVậy Mmax = 1,56; Tm < Mgh = 1,77; Tm nên đủ khả năng chịu lực khi treo lên giá búa

10 - Tính toán và cấu tạo đài cọc :

Bê tông đài Mac 200 có Rn = 90 kG/cm2

CT

uR75,0

11 - Tính toán cốt thép cho đài cọc :

Mômen tương ứng với mặt cắt ngàm I-I : MI-I = r1 (P3 + P4)

r1 = (1 – 0,5)/2 = 0,25; m

P3 = P4 = Pmax = 26,16; T

MI-I = 0,25 2 26,16 = 13,08; Tm Mômen tương ứng với mặt cắt ngàm II-II : MII-II = r2 (P1 + P3)

r2 = (1 – 0,3)/2 = 0,35; m

P1= P3= Pmax = 26,16; T

MII-II = 0,35 2 26,16= 18,312; TmDiện tích cốt thép tương ứng với mặt cắt ngàm I-I :

FaI = 0,9hMmR 0,9.0,8513.0,08,6.20000 0,00142

a a 0

Diện tích cốt thép tương ứng với mặt cắt ngàm II-II :

20000

85,0.6,0.9,0

321,18R

mh9,0

M

a a 0

II II





; cm = 115; mm Cốt thép được bố trí trong bản vẽ

1000

500 300

300

300

750

100 150 750 600

250 100 350

II - Móng cọc đài thấp cho cột biên :

Chọn cọc hình vuông có tiết diện 30 x 30; cm

Chiều dài của cọc là 7,5; m

Độ sâu chôn móng hm = 1,5; m, cách mực nước ngầm 1,5; m, nằm trong lớp á sét Móng chịumômen lớn nên ngàm cọc vào đài bằng cách phá vỡ một phần bê tông đầu cọc để thép nhô ra là35; cm và chôn thêm một đoạn cọc còn giữ nguyên vào đài cọc khoảng 15; cm

Dùng tổ hợp bổ sung và tải trọng tính toán :

H





 ,  : góc ma sát trong và dung trọng tại đáy đài

H :tổng lực xô ngang tính đến tổng lực đáy đài

m : hệ số điều kiện làm việc, m = 1

 : hệ số uốn dọc, móng cọc đài thấp không xuyên qua than bùn chọn  = 1

mR : hệ số điều kiện làm việc củabê tông,tiết diện cọc = 0,3x0,3m chọn mR = 1

Rb, Ra : cường độ chịu nén tính toán của bê tông và thép

Fb, Fa : diện tích tiết diện của bê tông và của cốt thép dọc

mfi fi li ) (HD – ĐA – NM / 69)

m : hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, cọc có tiết diện hình chữ nhật

đường kính d< 0,8 m chọn m = 1

mR : hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc, hạ cọc bằng búa diezen chọn mR =1,0

mfi : hệ số điều kiện làm việc của đất ở mặt bên của cọc, mfi =1

F : tiết diện mũi

u : chu vi tiết diện ngang cọc

li : chiều dày lớp đất thứ i tiếp xúc với cọc

fi : ma sát bên của lớp đất thứ i theo mặt xung quanh thân cọc

R : cường độ chịu tải của lớp đất dưới mũi cọc, tra bảng chọn R = 385; T/m2

Chia đất nền thành các lớp đồng nhất như trong hình vẽ trên Cường độ tính toán của ma sátxung quanh cọc và đất bao quanh fi tra bảng, nội suy có :

5 - Xác định sơ bộ diện tích của đáy đài :

Áp lực tính toán giả định tác dụng lên đế đài do phản lực đầu cọc gây ra :

PTT = 63 , 46

) 3 , 0 3 (

4 , 51 )

d (

P

2 2

gh



 ;T/m2 (N&M/316)Diện tích sơ bộ của đế đài :

Công thức : Fđ =

hn

PnN

tb TT TT





(N&M/316)

NTT : tải trọng tính toán xác định đến đỉnh đài

tb : trọng lượng thể tích bình quân của đài và đất trên đài lấy tb = 2; T/m3

n : hệ số vượt tải, n = 1,2

h : chiều sâu chôn đài

Kết quả : Fđ = 1 , 27

5 , 1 2 2 , 1 / 46 , 63

2 , 1





/ 75,95

Sơ đồ xác định sức chịu tải của cọc

2 i

max k , n d

x

x.Mn

N

N d :tổng tải trọng thẳng đứng tính đến đáy đài

M : tổng mômen do tải tải trọng ngoài gây ra so với trục đi qua trọng tâm của các

tiết diện cọc tại đáy đài

xmax

n,k: khoảng cách từ cọc chịu nén và kéo nhiều nhất đến trục đi qua trọng tâm của

các tiết diện cọc tại đáy đài

xi : khoảng cách từ cọc thứ i đến trọng tâm của các tiết diện cọc tại đáy đài Kết quả : Pmax,min = 2

5 , 0 4

5 , 0 ) 5 , 1 5 , 1 5 , 6 ( 4

752 , 4 95 ,





= 25,55; T = 16,81; T Vậy Pmax = 25,55; T Pgh = 51,4; T

Pmin =16,81; T > 0 không có lực kéo nên không kiểm tra theo điều kiện chốngnhổ

4

0,25

10,25

3

Vậy :H0= 0,375; T  Hng = 6; T nên thoả mãn điều kiện chống chuyển vị ngang

8 - Kiểm tra cường độ của nền đất :

Dùng tổ hợp cơ bản, tải trọng tiêu chuẩn (N015)

Ntc = 63 , 025

2 , 1

63 , 75

Mtc = 3 , 33

2 , 1

0 , 4

Ntc = 1 , 71

2 , 1

05 , 2

h4

h4

= ( 22 2 , 5 20 3 30 1 , 5 ) 5 , 71 0

7 4

Chiều cao của khối quy ước :

Hqu = hm + L = 1,5 + 7 = 8,5; m

Sơ đồ đáy móng khối quy ước

Xác định trọng lượng của khối quy ước :

Trọng lượng của đất và đài cọc từ đáy đài trở lên :

N1 = Aqu Bqu hm tb

= 2,7 2,7 1,5 2 = 21,87; T Trọng lượng của lớp đất á sét từ đáy đài đến hết lớp này

8,5 7

1

1,5

5,71

2,7