thiết kế móng nông bê tông cốt thép dưới cột trên nền thiên nhiên hoặc nền nhân tạo

Chiều cao làm việc của móng xác định theo kết cấu bê tông cốt thép chịu uốn Cốt thép để dung cho móng chịu moomen do áp lực phản lực của đất nền gây ra.. Ở vị trí 2 đầu cọc bố trí lưới t

A.Nhiệm vụ :

1.Nội dung, yêu cầu: Hãy thiết kế 3 phương án móng

-Móng nông bê tông cốt thép dưới cột trên nền thiên nhiên, hoặc nền nhân tạo

tự nhiên (kN/m 3 )

Trọng lượng của hạt đất (kN/

m 3 )

Độ ẩm tự nhiê

n W (%)

Độ ẩm giới hạn chảy

W l

(%)

Độ ẩm giới hạn dẻo

W p

(%)

Hệ số thấm K (m/s)

Gó c nội ma sát



(o)

Lực dính đơn vị

C II

(k pa )

Hệ số nén

a l

(m 2 /kN)

Mô đun biến dạng tổng quát E (K pa )

Lực đứng, N0tc,( T)

Mô menM0tc(T.m)

Lực ngang Htc(T)

Chiều sâuchôn móng h (m)

Chiều sâunướcngầm

Hệ số vượt tải

Đổi đơn vị N0tc =600T=6000KN; M0tc =30T.m=300KN.m; Htc=20T=200KN

N0tt =7200KN; M0tt =360KN.m; Htt=240KN

B:THIÊT KẾ:

I :thiết kế móng nông bê tông cốt thép dưới cột trên nền thiên nhiên hoặc nền nhân tạo 1-đánh giá địa chất công trình:

-Lớp đất 1 –sét:

Hệ số nén: a1 = 0,00021 (m2/kN) = 0,21 MPa-1 > 0,05 MPa-1; đất chịu nén yếu

đánh giá trạng thái của đất theo độ nhão 4643 2727

P W W

W W

0,75<B  0 , 84<1,0 đất nằm trong trạng thái dẻo chảy

-Lớp đất thứ 2-sét pha:

Hệ số nén: a1 = 0,00014 (1/kN) = 0,14 MPa-1 >0,05 MPa-1; đất chịu nén yếu

Đánh giá trạng thái của đất theo độ nhão 0,38

2639

2631

P W W

W W B

0.25<B  0 , 38<0.5 đất nằm trong trạng thái dẻo cứng

Đánh giá độ bão hòa của đất

) 31 01 , 0 1 (

7 , 26

2,18

01,01

1

, 0

667 , 2 31 01 , 0 01 , 0

Hệ số nén: a1 = 0,00013 (1/kN) = 0,13MPa-1 >0,05 MPa-1; đất chịu nén yếu

Đánh giá độ chặt của đất dựa theo hệ số rỗng e

5,26





=0.757>0.75 nên đất ở trạng thái chặt vừa.-Nhận xét: lớp đất trền cùng ở trạng thái dẻo chảy đất chịu nén không tốt có chiều dày bé cần 2 lớp đất dưới chịu nén tốt độ dày lớn nằm trong vùng chịu nén củacông trình

-Đề xuất giải pháp móng :

-móng nông bê tông cốt thép dưới cột trên nền nhân tạo

-móng BTCT đài thấp

-móng BTCT đài cao

2- Thiết kế móng đơn BTCT trên nền nhân tạo:

Căn cứ vào điều kiện địa chất công trình tải trọng và đặc điểm công trình, ta chọn giải pháp móng đơn BTCT trên đệm cát.Làm lớp lót bê tông lót mác 75 vũa xi măng cát dày 10cm

dưới đáy móng

Chọn chiều sâu chon móng h= 2,2 m, kể đến đáy lớp bê tông lót móng

Dùng cát hạt thô vừa làm đệm, đầm đến độ chặt trung bình: Tra bảng TCXD 45-78(bảng 2.3) Cường độ tính toán quy ước của cát làm đệm: Ro= 400 Kpa Cường độ này ứng với b1 =1m,h1=2m Ở đây h=2,2m, giả thiết b=2m Cường độ tính toán của cát tính theo công thức quy đổi quy pham:

Khi h>2m:

 1

' 2 1

h

H y   đ  2 , 2  1  3 , 2

18 , 18 2

, 3

2 , 18 7 , 2 1 , 18 5 , 0 '

1 2 125 , 0 1

6000

e b

l

N

tc o

.min

, 4

083 , 0 6 1 4 , 4 7 , 3

6000 min

tc

tb

P P

2

837 , 370 264 , 454





kpaCường độ tính toán của đất nền dưới đáy móng ứng với móng có b=3,7m

R 0 , 25 18 , 18 2 , 2 2 535 , 909

1

1 7 , 3 125 , 0 1

1.2R=643,0914kpa>Pmaxtc =454,264 Kpa

Tthỏa mãn điều kiện chọn b=3,7m; l=4,4m

Chọn chiều cao đệm cát hđ = 1,5m

Kiểm tra theo chiều cao đệm cỏt theo điều kiện ỏp lực lờn lớp đất yếu

đy

gl h z



II

 -tra bảng được A=1.895; B=2,575; D=5,155

18,18

- Chia đất nền dới đế móng thành các lớp phân tố có chiều dày m , chọn i b 3,7

i i

i n

i

E S

Ei : môđun đàn hồi lớp đất thứ i

hi : chiều dày lớp đất thứ i

zi gl: ứng suất gây lún của lớp đất thứ i, lấy ở trọng tâm lớp đất thứ i

Như vậy kớch thước đỏy múng và chiều dày đệm cỏt như trờn là được Lấy gúc   40 0

Bề rộng đỏy đệm cỏt: b+ 2hđ.tg =3,7+2.1,5.tg400=6,217m

3 Tính toán độ bền và cấu tạo móng

- Dùng bê tông mác 200, R n 9000KPa, R k 750KPa, thép AII, Ra28000KPa

Khi tớnh toỏn độ bền ta phải dung tổ hợp tải trọng bất lợi nhất

Trọng lượng của múng và đất trờn cỏc bậc múng khụng làm cho múng bị uốn và khụng gõy ra đõm thủng nờn ta khụng kể đến

Áp lực tớnh toỏn tại đỏy múng:

tt tt tt

Chiều cao làm việc của móng xác định theo kết cấu bê tông cốt thép chịu uốn

Cốt thép để dung cho móng chịu moomen do áp lực phản lực của đất nền gây ra

Khi tính moomen ta quan niệm cánh những công sôn được ngàm vào các tiết diện đi qua chân cột

-M«men quay quanh mÆt ngµm I-I :

DiÖn tÝch tiÕt diÖn ngang thÐp chÞu m«men uèn MII

5

- Tải trọng tác dụng xuống móng lớn, ta dùng móng cọc cắm vào cát làm móng Chọn cọc BTCT tiết diện 35cm x 35cm, bê tông M300,

mỗi cọc bố trí 418, thép AII chạy dọc theo chiều dài cọc, cốt đai 6s100 và 6s100 giữa

Ở vị trí 2 đầu cọc bố trí lưới thép đai gia cường 6s50 để tránh phá hủy đầu cọc trong quá trình thi công Ở vị trí mũi cọc bố trí thép đai xoắn với bước đai la s50 và cốt thép định hướng 30 ở mũi cọc

- Thi công bằng phương pháp ép, chiều dài cọc kể đến đoạn 500mm ở đầu cọc, gồm 400mm

để đập đầu cọc, tạo thành thép râu ở đầu cọc sau khi ép cọc và đoạn cọc chôn vào đài

100mm Dùng búa hơi để phá đầu cọc

Để nối các cọc lại với nhau ta dùng phương pháp

hàn hai đầu cọc lại với nhau bằng các tấm thép

Tính theo sơ đồ vận chuyển và cẩu :

Tiết diện có mô men lớn nhất cách đầu cọc một đoạn

2

9, 271 10

0,9411,1 0,32 280000

Mô men lớn nhất cách đầu cọc một đoạn :0,294L=0,294x7=2,058m

Cốt thép dùng để móc cẩu phải chịu được bản

thân cọc khi móc cẩu

29,4.10

280000

chọn 12 có Fa=1,131cm2

1.Xác định sơ bộ chiều sâu chôn móng

- Sơ bộ chọn chiều sâu đặt đáy đài h = 2,5m

Làm lớp bê tông vữa lóp xi măng đá mác 75 dày 10cm

- Chiều dài cọc: l = 16m

- Chiều dài cọc tính từ đáy đài bằng chiều dài thực trừ đi đoạn cọc dài 500mm, gồm 10cm ngàm vào đài móng và 40cm để đập cọc lấy thép râu Lc = 16 – 0,5 = 15,5m

2.Xác định sức chịu tải của cọc

2.1:Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc:

Pv = φ( RbFb + RaFa )

  1-hệ số uốn dọc(cọc không có lớp đất bùn)

Rn=9000Kpa; Ra=280000Kpa

Fa-diện tích tiết diện ngang của cốt dọc chịu lực

Fb-diện tích tiết diện ngang của cọc Fb=0,35x0,35=0,1225m2

2.2Xác định sức chịu tải của cọc theo cường độ đất nền:

Chân cọc tỳ lên lớp cát nên cọc làm việc theo sơ đồ cọc ma sát Sức chịu tải của cọc theo đất nền xác định theo công thức:

mR =1m  -do hạ cọc bằng búa diezen không khoan dẫn và cọc trụ đặc fi 1

Chia đất nền thành các lớp đất đồng nhất như trong hình ( chiều sâu mỗi lớp này ≤ 2m)

H = 18 m tra bảng với cát nhỏ ta được cường độ tính toán của đất nền ở chân cọc

Ở đây Pđ’ =678,606 kN < Pv = 1378, 205 kN, do vậy ta lấy Pđ’ để đưa vào tính toán.

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

Fđ =

tt o tt tb

N

p - γ h.n =

27200

= 12,845m615,516 - 20.2,5.1,1

Trọng lượng của đài và đất trên đài:

Lấy số cọc nc’ =15 cọc vì móng chịu tải lệch tâm lớn

Bố trí các cọc trong mặt bằng như hình.Diện tích đế đài thực tế:

Mômen tính toán xác định tương ứng với trọng tâm diện tích

tiết diện các cọc tại đế đài:

Mtt = M + Hott tt.hđ

Mtt = 360 + 240.1,5= 720 kN.m

Lực truyền xuống các cọc dãy biên:

tt tt

y max tt

2 c

y max tt

2 c

i

i = 1

M xN

= 28,94 o

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

+Giá trị tiêu chuẩn trọng lượng cọc 35x35cm dài 16m: 16.0,35.0,35.25=49KN

+Trọng lượng của cọc trong phạm vi đất sét pha

tc tc

m1=1,1 do m2=1,2

tc

K =1vì các chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo số liệu thí nghiệm trực tiếp đối với đất

Cát hạt bụi có II 300tra bảng 3.2 được

Điểm Độ sâu z(m)

M

2zB

M M

L

gl

zi σ(KPa)

btσ(KPa)

Như vậy:S= 4,2cm < Sgh = 8 cm thỏa mãn điều kiện lún tuyệt đối

Trong phạm vi các móng thuộc dãy này, điều 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 giữa các móng dãy này với các móng thuộc dãy khác sẽ kiểm tra khi thiết kế móng cho dãy cột khác

2.3Tính toán độ bền và cấu tạo đài cọc:

Dùng bêtông mác 200, thép AII

Lớp lót bê tông dày 0,1mm¸mác 75 cát vàng đá 4x6

Rn=9000Kpa; Ra=280000Kpa; RK=750Kpa

- Chiều cao làm việc của móng

ct 0

k tb

Ph

0, 75.R b

Móng chịu tải trọng lệch tâm

=> 0

1711,563h

0,75.750.1,5

Chọn hm = 2,1m => h0 = hm – a = 2,1– 0,05 = 2,05m

Thỏa mãn điều kiện

- Tính toán momen và thép đặt cho đài cọc

+ Momen tương ứng với mặt ngàm I-I

0 a

MF

0,9.h R

0,9.2,05.280000 = 86,74.10-4m2 = 86,74cm2Chiều dài 1 thanh thép

l* = l – 2a’ = 4700 – 2.25 = 4650mmKhoảng cách cần bố trí các cốt thép dài

b’ = b – 2a’ – 2lneo = 2600 – 2.25 – 2.15 = 2520mmChọn 2322, Fa = 87,423cm2, a = 2520

0,9.h R

0,9.2,028.280000 = 34,915.10-4m2 = 34,915cm2Chiều dài 1 thanh thép

b* = b – 2a’ = 2600 – 2.25 = 2550mmKhoảng cách cần bố trí các cốt thép dài

l’ = l – 2a’ – 2lneo = 4700 – 2.25 – 2.15 = 4620mmChọn 3112, Fa = 35,061cm2, a = 4620

30 = 154mm = 15,4cm

- Thi cụng bằng phương phỏp ộp, chiều dài cọc kể đến đoạn 500mm ở đầu cọc, gồm 400mm

để đập đầu cọc, tạo thành thộp rõu ở đầu cọc sau khi ộp cọc và đoạn cọc chụn vào đài

100mm Dựng bỳa hơi để phỏ đầu cọc

- thép dọc 420-CII cọc dài 20m đợc nối từ 2 đoạn 10m cắm vào lớp 3 cát hạt bụi, cọc đợc hạ bằng phơng pháp đóng , chiều cao đài giả thiết hd=1m

Để nối các cọc lại với nhau ta dùng phơng pháp hàn

hai đầu cọc lại với nhau bằng các tấm thép

Để nối cọc bằng biện pháp hàn, ngời ta hàn

- Tính theo sơ đồ vận chuyển và cẩu:

Tiết diện có mô men lớn nhất cách đầu cọc một đoạn:

5

  



4

2 a

36,75.10

280000

Chọn 14có Fa=1,539cm2

3.3.3) Xác định sức chịu tải của cọc:

3.3.3.1 /Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc:

Fa-diện tích tiết diện ngang của cốt dọc chịu lực

Fb- diện tích tiết diện ngang của cọc Fb=0,35.0,35=0,1225m2

3.3.3.2/ Xác định sức chịu tải của cọc theo c ờng độ đất nền:

Chân cọc tỳ lên cát hạt bụi nên cọc làm việc theo sơ đồ cọc ma sát:

'

m=1- là hệ số làm việc của cọc trong đất

mR=1; mfi=1- do hạ cọ bằng búa diezen không khoan dẩn và cọc trụ đặc

Chia nền đất thành các lớp đất đồng nhất, chiều dày mỗi lớp đợc chia  2m

Cờng độ tính toán của đất ở chân cột với độ sâu H=16,5m (tra bảng

6-2 )với cát hạt bụi có nội suy ta có: R=1695Kpa

Lớp đất

ihcos9 27 '

i i fi

h f mcos9 27 '

1

1,4452:sét pha

+ Chiều dài chịu uốn của cọc là :

l M = l0 +2/b trong đó : l0 = 3m là khoảng cách từ đáy đài đến mặt đất

 =b 5

c b

K b

4000.1,02529.10 0,125.10 =1,624 K=2500 đến 5000 chọn 4000(KN/m4)

bc là chiều rộng quy ớc của t/d

0,5 .1

6 6.cos 9 27 ' 6

4, 232111028,591kN / m

12.29.10 12,51.10

4, 2326.29.10 12,51.10

12.29.10 12,51.10

4, 2326.29.10 12,51.10

5 2

12.29.10 12,51.10

4, 2326.29.10 12,51.10

9, 655.104

3.7/Kiểm tra c ơng độ đất nền

Độ lỳn của múng nền cọc được tớnh theo độ lỳn của nền khối múng quy ước cú mặt cắt abcd Trong đú:

= 26,67 o

- Chiều dài của đỏy múng khối quy ước

Ta thấy khối múng quy ước theo độ nghiờng của cọc lớn hơn khối múng quy ước cú mặt cắt abcd => ta lấy khối múng quy ước theo độ nghiờng của cọc

- Chiều cao khối múng quy ước H = 16,5mM

-Xác định trọng lợng của khối quy ớc:

m1=1,1 ; m2=1,2 ;Ktc=1 vì các chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo số liệu thí nghiệm trực tiếp

đối với đất

1,2.1,1

(1,15.7,943.9 5,59.16,5.9,078 7,95.0) 1213,766 1

Ta thấy tại điểm 5 có độ sâu 7,943 m tính từ đáy khối quy ớccó:

3.3.9/ Tính toán độ bền và cấu tạo đài cọc:

Dùng bê tông mác 200# cốt thép nhóm CII đài cọc có các thanh thép chờ để đổ cột Rn=9000Kpa; Ra=280000Kpa; RK=750Kpa

+ Xác định chiều cao đài theo điều kiện đâm thủng:

Khi vẽ tháp đâm thủng từ mép cột nghiêng một góc 450 so với phơng thẳng đứng củacột ta thấy tháp nằm trùm ra ngoài trục các cọc Nh vậy đài cọc không bị đâm thủng

   



Pcọc= 0,35.0,35.19,5.(25-10)=35,831 KN

P=min(PVL;Pđ)=664,3654KN >Pmaxtt  Pcọc  627,962 35,831 663,793   KN

Vậy thỏa mãn điều kiện sức chịu tải của cọc:

+ Tính toán thép đặt cho đài cọc:

- Chiều cao làm việc của múng

ct 0

k tb

Ph

0, 75.R b

Múng chịu tải trọng lệch tõm

0,75.750.1,5

Chọn hm = 2,3m => ho = hm – a = 2,3 – 0,05 = 2,25m

Thỏa món điều kiện

+ Momen tương ứng với mặt ngàm I-I

0 a

MF

0,9.h R

0,9.2, 25.280000 = 52,93.10-4m2 = 52,93cm2Chiều dài 1 thanh thép

0,9.h R

0,9.2, 232.280000 = 36,02.10-4m2 = 36,02cm2Chiều dài 1 thanh thép

3.3.10/KiÓm tra sù lµm viÖc chÞu uèn cña hµng cäc trªn cïng :

2 1 1