Đồ án môn học :Thiết kế nền và móng cho công trình , xây dựng dân dụng & công nghiệp

Đồ án môn học :Thiết kế nền và móng cho công trình , xây dựng dân dụng & công nghiệp

Đề: Thiết kế nền và móng cho công trình xây dựng dân dụng & công nghiệp

0.6550.5750.650

0.6380.5550.625

0.6280.5400.612

0.6190.5300.605

4- Kết quả thí nghiệm đất :

đất

Chiềudày h(m)

Tỷtrọng (

)

Dungtrọng (g/

Wnh(%)

G/hạndẻo

Wd(%)

Gócnội masát

(0)

Lựcdính đvịC(kg/c

m2)20

∞

2.672.662.65

1.981.951.95

261824

3022_

2016_

182228

0.190.200.06

2026

d

W W

W W

0,5 < B = 0,6 0,75 nên đất ở trạng thái dẻo mềm

643,0

24.01,001

,0

d

W W

W W

B = 0,33 0,5 nên đất ở trạng thái deo cung

Độ bảo hoà nước : G= 0,01 00,01,610.182,66 0.784918

0.5 < G = 0,785 < 0,8 nên đất ở trạng thái am

c- Lớp thứ ba :lớp cát hạt trung , h = 3 m.

Đánh giá theo độ rỗng : 0,55 < e0 = 0,692 < 0,65 nên đất ở trạng thái chặt vừa

Độ bảo hoà nước : G= 0,01 00,01,685.242,65 0,93

G = 0,93 > 0,8 nên đất ở trạng thái bảo hoà nước

* Về tính biến dạng của đất : Tính biến dạng của đất

= 0,03 (cm2/KG)

I 2 Đánh giá nền đất theo trình tự các lớp đất :

- Lớp thứ nhất :

Đất bão hoà nước , dẻo mềm

Đất bão hoà nước , chặt vừa

0,01 < aIII = 0,03 (cm2/KG) < 0,1 : Lớp cát hạt trung có tính nén lún trung bình

Kết luận : Nền đất khá tốt trạng thái dẻo mềm , chặt vừa, hệ số nén lún a0-2 khá bé, tính nénlún trung bình , tải trọng không lớn, nên có khả năng dùng làm nền thiên nhiên cho các công trình

II - Các phương án thiết kế nền móng :

 Phương án thứ nhất : Thiết kế và tính toán móng nông BTCT

Móng cho cột giữaMóng cho cột biên

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

Móng cho cột giữa Móng cho cột biên

Thiết Kế Và Tính Toán Nền Móng

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

I 1 - Vật liệu làm móng :

Bê tông Mac 200 có Rn = 90 kG/cm2

Rk = 7,5 kG/cm2

Cốt thép AII có Ra = 2400 kG/cm2

I 2 - Xác định chiều sâu chôn móng :

Vấn đề đề xuất , so sánh và chọn phương án nền móng có liên quan chặt chẽ tới việcchọn chiều sâu chôn móng vì đay là một khâu cơ bản nhất trong thiết kế nền móng

Căn cứ vào 5 yếu tố chính đẻ chọn chiều sâu chôn móng :

- Địa chất công trình và địa chất thuỷ văn

- Trị số và đặc tính của tải trọng

- Đặc điểm cấu tạo của công trình

- Điều kiện và khả năng thi công móng

-Tình hình của các móng lân cận

+ Về địa chất công trình:

Nền đất bao gồm các lớp đất tốt , viêc chọn chiều sâu chôn móng phụ thuộc vào tínhtoán Đặt móng saau hơn mặt đát 0,5 m.Lớp thứ nhất có góc ma sát vàlực dính c tương đốilớn , đất dẻo nên đặt móng ở lớp thứ nhất

+ Về địa chất thuỷ văn : Mưc nước ngầm cách mặt đất tự nhiên 3 m Đặtmống cao hơn mực nước ngầm 0,5m hoặc nếu không thoả mãn thì đưa móng xuống dướimực nước ngầm để tránh biên độ dao dộng của mực nước ngầm

+ Tri số và đặt tính của tải trọng :

Tải trọng của công trình thuộc loại trung bình , mômen và lực xô ngang tương đối bé

+ Đặt điểm cấu tạo của công trình : Công trình không có tâng hầm

+ Điều kiện và khả năng thi công móng :

Lớp thứ nhất có h = 4m , nên chọn chiều sâu chôn móng cao hơn mưc nước ngầm

để dễ dàng cho thi công

Mtc =

1,2

2,15 = 1,79 Tm

Qtc =

1,2

1,00 = 5/6 TKích thước móng đươc xác định dựa vào điều kiện cân bằng giữa áp lực trung bình đáy móng

và áp kực tiêu chuẩn của đất nền

A , B và D – các hệ số không có thứ nguyên , phụ thuộc vàogóc ma sát , = 18o nên tra bảng ta có A = 0.43, B = 2.72, D = 5.31 (Tra bảng 2-2 trang 27 ,sách Nền và Nóng – Lê Đức Thắng).

I 3 1– Trường hợp móng chịu tải trọng đúng tâm :

tb m

tc tc

b a

= a/b : Chọn sao cho ít tốn vật liệu nhất = 1,2

tb- dung trọng trung bình của vật liệu làm móng và đất nền Lấy tb= 2 T/m3

C M h M

3 2

m

N M k

5,1.2.32,298,1

9,1

tc tc

I 3 2– Trường hợp móng chịu tải trọng lệch tâm :

Kiểm tra : max 1,2 Rtc

min > 0

Trong đó :

max : áp lực lớn nhất tại đáy móng

min : áp lực nhỏ nhất tại đáy móng

Ntc =

1,279.30 = 66.09 T

Mtc =

1,2

2,15 = 1,79 Tm

Qtc =

1,2

1,00 = 5/6 T

09,66

5,1.6/579,1

N

h Q M e

3.2.9,1

09,66

a

N

tb x

tc

.)

61(

a

N

tb x

tc

.)

61(

0

ex : Độ lệch tâm theo trục x

Tính toán và kiểm tra theo điều kiên trên

* Khi giải bài toán này vẫn giải theo điều kiên của bài toán móng chịu tải trọng đúng tâm rồi mới kiểm tra theo điều kiện trên

Với a = 2,3 m ; b = 1,9 m ; hc= 1,5 m

Độ lêch tâm :

09,66

5,1.6/579,1

tc m tc tc x

N

h Q M

3,2

046,0.61(9,1.3,2

09.66

3,2

046,0.61(9,1.3,2

09,66

Vậy : max = 19,941,2 Rtc= 1,2.18,45 =22.14 T/m2

min = 16,31 T/m 2 > 0

I 4 - Kiểm tra lún cho móng :

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

* Mục đích của việc tính toán độ lún :

- Tính toán độ lún để biết trị số độ lún của công trình và đặc biệt là khảt năng lún khôngđều giữa các bộ phận của công trình bởi vì trị số độ lún dù có lớn nhưng nếu giống nhau ở mọiđiểm thì không gây ra sự nguy hiểm mà chỉ dẫn tới khó khăn cho việc sử dụng công trình tính toán

độ lún đe em trị số độ lún của công trình có nhỏ hơn độ lún cho phép hay không , từ đó có thể thayđổi loại móng , chiều sâu chôn móng , kích thước móng cho phù hợp

* Tính toán độ lún :

Dùng phương pháp công lún từng lớp :

Lớp đất có chiều dày lớn , biểu đồ phân bố ứng do tải trọng ngoài gây ra có dạng giảmdần theo độ sâumột cách rõ rệt Để xác định độ lún trong tường hợp này có thể áp dụng phươngpháp cộng lún từng lớp

Nội dung cơ bản của phương pháp này là chia nền đất thành những lớp đất phân tố nhỏ

có chung một tính chất bởi những mặt phẳng nằm ngang, sao cho biểu đồ phân bố ứng do tải trọngcủa công trình gây nên trong phạm vi mỗi lớp nhỏ thay đổi không đáng kể và độ lún của toàn bộnền đất sẽ bằng tổng độ lún của từng lớp nhỏ đã được chia , tức là :

S =



n

i i

- Phân nền đất dưới dáy móng thành nhiều lớp phân tố :

Biểu đồ ứng do tải trọng ngoài gây ra thay đổi rất nhiều ở gần đáy móng lớp đấtphân tố này phải lấy mỏng hơn so với các lớp đất bên dưới >

- Tính toán độ lún theo các phương pháp đã biết

-Tính toán độ lún cho đến khi ứng suất do ứng suất do trọng lượng ngoài nhỏ hơn0,2 bt z

* Dung trọng đẩy nổi :

001,1669,01

)167,2(11

)1(



031,1610,01

)166,2(11

)1(



979,0685,01

)165,2(11

)1(

, ) Zi hmihi

Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng sau :

1,21

00,26320.52640.78951.0527

1.3158

1,0000,92440,71690,50420,35590,2581

1,5151.40121,08820,76650,54180,3933

0,297

0,594

0,6941

0,00840,00840,01030,01030,0103

1,21

1.57891.84212.10532.3684

0,19170,11750,11990,1023

0,29230,22500,1830

f Tính độ lún theo công thức :

Ap dụng công thức : S = i i

n 1 i

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

a

 Xác định a0i tương ứng với áp lực gây lún Pgl (KG/cm2 ) đối với mỗi lớp đất

Lớp I : P = 0 - 1 KG/cm2

aI = 0,014 cm2/KG

669,01

014,0

017,0

aII = 0,035 cm2/KG

610,01

035,0

2

0882.1515,

+ 0,7665+0,5418)+ 0,0217

2

1562,03933,

+ + 0,2923+0,225+0,183] =3,25 cm

Vậy S = 3,25 cm<Sgh =10 cm

Biểu đồ ứng suất dưới đáy móng

Kết luận : Với chiều sâu chôn móng , kích thước móng đã chọn là thoả mãn

I 5 Tính toán kết cấu móng : (theo trạng thái giới hạn về độ bền ) :

Dùng tải trọng tính toán của tổ hợp bổ sung nhưng không xét đến trọng lượng bản thâncủa móng

45,100

=22,97T/m2

Móng có thể bị phá hoại theo 3 trường hợp :

- chọc thủng trực tiếp tại chân tường , chân cột

- phá hoại theo mặt phẳng nghiêng ( chọc thủng theo hình tháp)

- phá hoại nứt gãy do mômen của phản lực nền gây ra

Việc tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ nhất là đi tính toán độ bền của móngnội dung xác định kích thước móng và cấu tạo sao cho hợp lí đảm bảo móng không bị phá hoạitheo 3 trường hợp nêu trên

ở đây kích thước móng đã được xác định , cần phải xác định chiều cao của móng sao chomóng không bị phá hoại theo các trường hợp nêu trên và đi tính toán cốt thép cho móng

xác định chiều dày của móng

a Xác định chiều dày của móng thoả mãn điều kiện chống uốn :

Móng phải thoả :

W

M

 Rku

Trong đó : M : là mômen do phản lực nền gây ra tại tiết diện tính toán

W : mômen do phản lực nền gây ra tại tiết diện tính toán

Rku:Cường độ chịu kéo khi uốn của vật liệu làm móng , tra theo mac Bê tông

W=

5,3

2

m

h b

Chiều dày của móng

Trong đó : Rkch:Cường độ chịu ứng suất kéo chính

của vật liệu làm móng tuỳ theo vật liệu làm móng

b : bề rộng trung bình của tiết

Ta chọn chiều dày của móng ở (1) thay

vào (2) cho đến khi nào thoả mãn điều kiện đó là

đạt yêu cầu

Lấy hm = 0,64m ( vì khi tính toán thường coi như không có cốt thép)

Thay vào 100,45-22,97(0,55+2.0,64)(0,4+2.0,64) 100(1+2.0,64)0,64

29,4  145.92 thoả mãn )

Vậy chọn hm= 0,64m

I.5.2 - Tính toán cốt thép cho móng :

Khi tính toán cốt thép cho móng ngươi ta dùng hai giả thiết để đơn giản hoá như sau :

- toàn bộ ứng suất kéo là do cốt thép tiếp thu

- cánh tay đòn nội ngẫu lực = 0,9ho

 f = ct

ct

o R h

M

9,0

5,1.4,150,

=0,0657

minmaxd = 1001,9.2,45,3( 1± 6.02,0657,3 )= 26,93 T/m2

= 19,05 T/m2

Thiên về an toàn nên dùng maxd thay cho tbI  tt I , tt

II tbII 

I tbI 

 = 0,125 b(a-ac)2.TTmax

= 0,125 190(230-55)2 2,693 = 1958737 KGcm



, nên chọna=130 mm





, nên chọna=180 mm

CHIỀU DÀI MỘT THANH

TỔNG CHIỀU

6 14 16 12 12 1 2 3 4 5

1740 2150 1750 1750 1000

13 14 4 2 8

22,62 30,1 7,00 3,50 8,00

20,09 26,73 11,05 4,23 1,78

1740 2150

1450 550

Cốt thép bố trí được thể hiện trên bản vẽ

II- Móng nông cột biên :

II 1 - Vật liệu làm móng :

Bê tông Mac 200 có Rn = 90 kG/cm2

Rk = 7,5 kG/cm2

Cốt thép AII có Ra = 2400 kG/cm2

Chọn chiều sâu chon móng

Lí luân tương tự như móng nông cột giữa ta chọn chiều sâu chôn móng la 1,5 m

Mtc =

1,2

2,50 = 2,08 Tm

Qtc =

1,2

1,50 = 1,25 TKích thước móng đươc xác định dựa vào điều kiện cân bằng giữa áp lực trung bình đáy móng

và áp kực tiêu chuẩn của đất nền

II 3 1– Trường hợp móng chịu tải trọng đúng tâm :

tb m

tc tc

b a

= a/b : Chọn sao cho ít tốn vật liệu nhất = 1,2

tb- dung trọng trung bình của vật liệu làm móng và đất nền Lấy tb= 2 T/m3

C M h M

3 2

1

N M k

5,1.2.32,298,1

9,131,

tc tc

II 3 2-Trường hợp móng chịu tải trọng lệch tâm :

Kiểm tra : max 1,2 Rtc

min > 0

Trong đó :

max : áp lực lớn nhất tại đáy móng

min : áp lực nhỏ nhất tại đáy móng

tc tc tc m

x

N

h Q M

2,2.8,1

69,58

a

N

tb x

tc

.)

61(

a

N

tb x

tc

.)

61(

0

ex : Độ lệch tâm theo trục x

Tính toán và kiểm tra theo điều kiên trên

* Khi giải bài toán này vẫn giải theo điều kiên của bài toán móng chịu tải trọng đúng tâm rồi mới kiểm tra theo điều kiện trên

Với a = 2,2 m ; b = 1,8 m ; hc= 1,5 m

Độ lêch tâm :

0,067

96,58

5,1.25,108,2

N

h Q M

e

) 2.1,5

2,2

067,0.61(8,1.2,2

96,58

2,2

067,0.61(8,1.2,2

96,58

Vậy : max = 20,611,2 Rtc= 1,2.19,7 =23,64 T/m2

min = 15,17 T/m 2 > 0

II 4 - Kiểm tra lún cho móng :

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

Mục đích của việc tính toán độ lún :

Giống như móng nông cột giữa

* Tính toán độ lún :

Dùng phương pháp công lún từng lớp :

* Dung trọng đẩy nổi :

001,1669,01

)167,2(11

)1(



031,1610,01

)166,2(11

)1(



979,0685,01

)165,2(11

)1(

K0i = f(

b

z b

, ) Zi hmihi

Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng sau :

1,22

00,277780,55560,833331,111111,38889

1,0000,95610,69460,48050,33540,2386

1,861,42081,03220,71400,49840,3546

0,297

0,594

0,6941

0,00840,00840,00840,01030,0103

1,22

1,666671,944442,222222,5

0,17810,13630,10700,0869

0,26470,202540,1590



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

a

 Xác định a0i tương ứng với áp lực gây lún Pgl (KG/cm2 ) đối với mỗi lớp đất

Lớp I : P = 0 - 1 KG/cm2

aI = 0,014 cm2/KG

669,01

014,0

a0I = 0,0103

655,01

017,0

aII = 0,035 cm2/KG

610,01

035,0

+ 0,4984) + 0,018 (

2

1291,03546,

+ 0,2647+ 0,20254+ 0,1590)] =2,8 cm

Vậy S = 2,8cm < Sgh = 10 cm

Kết luận : Với chiều sâu chôn móng , kích thước móng đã chọn là thoả mãn

II 5 Tính toán kết cấu móng : (theo trạng thái giới hạn về độ bền ) :

Dùng tải trọng tính toán của tổ hợp bổ sung nhưng không xét đến trọng lượng bản thâncủa móng

60,75 =19,09T/m2

Móng có thể bị phá hoại theo 3 trường hợp :

- chọc thủng trực tiếp tại chân tường , chân cột

- phá hoại theo mặt phẳng nghiêng ( chọc thủng theo hình tháp)

- phá hoại nứt gãy do mômen của phản lực nền gây ra

Việc tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ nhất là đi tính toán độ bền của móngnội dung xác định kích thước móng và cấu tạo sao cho hợp lí đảm bảo móng không bị phá hoạitheo 3 trường hợp nêu trên

ở đây kích thước móng đã được xác định , cần phải xác định chiều cao của móng sao chomóng không bị phá hoại theo các trường hợp nêu trên và đi tính toán cốt thép cho móng

xác định chiều dày của móng

a Xác định chiều dày của móng thoả mãn điều kiện chống uốn :

W : mômen do phản lực nền gây ra tại tiết diện tính toán

Rku:Cường độ chịu kéo khi uốn của vật liệu làm móng , tra theo mac Bê tông

W=

5,3

2

m

h b

Chiều dày của móng

b Xác định chiều dày của móng đảm bảo độ

bền chống cắt :

NTT = 75,60 T, MTT = 5,65 Tm, QTT = 1,55 T

Theo TCVN : Q  Rkch.b.z

Trong đó : Rkch:Cường độ chịu ứng suất kéo

chính của vật liệu làm móng tuỳ theo vật liệu làm móng

b : bề rộng trung bình của tiết diện

Ta chọn chiều dày của móng ở (3) thay vào (4)

cho đến khi nào thoả mãn điều kiện đó là đạt yêu cầu

Lấy hm = 0,55 m ( vì khi tính toán thường

coi như không có cốt thép)

Thay vào 85,5 - 21,59 (0,6+2.0,55) (0,4+2.0,55)  50 (2+3.0,55).0,55

30,45  100,375 ( thoả mãn )

Vậy chọn hm= 0,55 m

II.5.2 - Tính toán cốt thép cho móng :

Khi tính toán cốt thép cho móng ngươi ta dùng hai giả thiết để đơn giản hoá như sau :

- toàn bộ ứng suất kéo là do cốt thép tiếp thu

- cánh tay đòn nội ngẫu lực = 0,9ho

 f = ct

ct

o R h

M

9,0

N

h Q



=

6,75

5,1.55,165,

I tbI 

 = 0,125 b(a-ac)2.maxd

= 0,125 180(220-55)2 2,461 = 1507517 KGcm

Kết quả : FI-I

a

50.2400.9,0

13  12a145 2

L=17401820a125 1 L=2140

13  12a145

5

 6a200 L=1000

2

L=6890216 3

4

 14 L=1750

22 24

1800

450

I I

Khoảng cách giữa các thanh : a = 14,16cm

12

5.2180

a

50.2400.9,0

20 1

2 3 4 5

1740 2140 1750 1750 1000

18 13 4 2 8

31,32 27,82 7,00 3,50 8,00

77,24 24,70 11,05 4,23 1,78

1740 2140 1450 1450 550

CHIỀU DÀI MỘT THANH

TỔNG CHIỀU (m)

I 2 - Chọn kích thước của đài cọc :

Kích thước của đài cọc bao giờ cũng lớn hơn kích thước của đáy công trình , mức độlớn hơn phụ thuộc vào số lượng cọc và cách bố trí cọc trong đài

Hình dáng có thể giống hoặc không giống hình dáng của đáy công trình

Khoảng cách giữa các tim cọc : 3d  C  6d

Vậy tiết diện cọc của đài F = 1,4 ×1,4 m

I.3 - Tính toán chiều sâu của đài cọc :

Kích thước của đài cọc được xác định với giả thiết rằng toàn bộ tải trọng ngang do công

trình truyền xuống thí do đất từ đáy đài trở lên tiếp thu

Công thức : h 0,7 hmin

hmin = tg(450 - /2)

b

H





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

H : tổng lực xô ngang tính đến đáy đài

H= Qtt= 1,4 T

b : bề rộng của đáy đài vuông góc với lực xô ngang b = 1,4 m