Bài tập chương 3 nền móng công trình học kỳ 2, năm học 2022 2023

Nội lực tính toán dưới chân cột tại cao độ mặt đấtNội lực Đơn vị Móng thiết kếtt o tt ox tt oy tt oy tt ox 2.. Giới thiệu số liệu địa chất Địa tầng tại nơi xây dựng các lớp đất như sau:

BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM

KHOA XÂY DỰNG

BỘ MÔN: NỀN MÓNG

-*** -BÀI TẬP CHƯƠNG 3 NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH

Học kỳ 2, năm học 2022-2023

GVHD: PGS.TS Trương Quang Thành

NHÓM SVTH: Nguyễn Thành Nhân – MSSV:20520100053

Phạm Văn Vọng Trần Lương Anh Khoa Nguyễn Minh Thiện Nguyễn Đắc Nam

Tháng 4, năm 2023

1 Giới thiệu số liệu tải trọng

Nội lực tính toán dưới chân cột tại cao độ mặt đất

Nội lực Đơn vị Móng thiết kếtt

o

tt ox

tt oy

tt oy

tt ox

2 Giới thiệu số liệu địa chất

Địa tầng tại nơi xây dựng các lớp đất như sau:

Lớp đất 1 là lớp đất bùn sét, màu xám xanh đen - xám xanh, trạng thái chảy Chiềudày 4,0 m

Lớp đất 2 là lớp đất sét nữa béo, màu xám nâu - xám xanh, trạng thái nữa cứng Chiềudày 5,5 m

Lớp đất 3 là lớp đất sét nữa béo, màu xám nâu - xám xanh, trạng thái nữa cứng Chiềudày 5,3 m

Lớp đất 4 là lớp đất cát bụi, chặt vừa Chiều dày 3,5 m

Lớp đất 5 là lớp đất cát nhỏ - thô, màu nâu vàng - xám vàng - nâu hồng, kết cấu chặtvừa Chiều dày 30,0 m

Lớpđất 3

Lớp đất4

Lớpđất 5

3 chữ số cuối cùng của mã số sinh viên : x y z = 0 5 3

BÀI LÀM

Giới thiệu số liệu tải trọng

Nội lực tính toán dưới chân cột tại cao độ mặt đất

Nội lực Đơn vị Móng thiết kếtt

o

tt ox

tt oy

tt oy

tt ox

1 Đánh giá điều kiện địa chất công trình:

Căn cứ vào bảng số liệu địa chất ở trên, xác định tên, trạng thái của đất tính toán các chỉtiêu có liên quan

Theo Bảng 7 – TCVN 9362:2012 với IL 1,32 1; đất ở trạng thái nhão

Vậy lớp 1 thuộc loại sét nhão

Sơ đồ trụ địa chất được thể hiện trong hình dưới đây:

2 Xác định tải trọng tác dụng xuống móng:

Nội lực tính toán dưới chân cột tại cao độ mặt đất

Nội lực Đơn vị Móng thiết kếtt

o

tt ox

tt oy

tt oy

tt ox

- Giá trị tiêu chuẩn được xác định theo công thức:

tt tc tc

AAk

tt oy

tt oy

tt ox

3 Xác định độ sâu đặt đáy đài

Sơ bộ độ sâu đặt đáy đài h = 1,5 m; đặt ở đáy lớp đất 1, giả thiết chiều rộng đài B

= 1,5 m Kiểm tra điều kiện cân bằng giữa áp lực đất bị động ở mặt bên đài và tổng tải trọng ngang tính toán tác dụng tại đỉnh đài:

Cao trình đặt mũi cọc căn cứ vào trụ địa chất và đánh giá điều kiện đất nền ở bước

1, lựa chọn lớp 4 để đặt mũi cọc và chộn lớp đất 4 là 2m

Cao trình mũi cọc ở độ sâu -16,8 m (không kể phần vát nhọn của mũi cọc)

Chọn cọc có tiết diện vuông, kích thước 35 x 35 (cm) Diện tích tiết diện ngang của cọc A sb=0,1225m2

Chiều dài tính toán của cọc:

L tt=(4−1,5)+5,5+5,3+2=15,3mChiều dài thực tế phải gia công bao cọc bao gồm chiều dài tính toán; chiều dài đoạn ngàm cọc vào đài L ngvà chiều dài đoạn mũi cọc L m:

L=L tt+L ng+L m=15,3+ (0,1+0,6)+0,35=16,35mVới L110 15 cm Chọn L110cm

L2 30cốt thép dọc của cọc Chọn L2 60cm

Lm  d 0,35m

- Cốt thép dọc loại AII -Rs 280000kPa

Chọn 4 20 -As 12,57cm2

- Cốt đai và thép móc cẩu chọn loại AI - Rs 225000kPa

- Sơ bộ chọn bê tông cọc cấp độ bền B20 - Rb 11500kPa;

5 Xác định sức chịu tải của cọc

Xác định hệ số uốn dọc  dựa vào độ mảnh  l / b 2,5 / 0,35 7,1y  

Với ly- khoảng cách từ đáy đài đến đáy lớp đất yếu mà cọc xuyên qua

b – chiều rộng tiết diện ngang cọc (m)

Tham khảo sách “Nền và Móng” – Tô Văn Lận Bảng 3.4 trang 128

b Sức chịu tải cực hạn theo chỉ tiêu cơ lí của đất nền

Sức chịu tải trọng nén cực hạn Rc,u được xác định bằng công thức:

cq, cf- lần lượt là hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc và mặt bên cọc lấy cq= 1,1;  cf 0,8 (hạ cọc bằng phương pháp ép trong cát bụi)

Ab- diện tích tiết diện ngang mũi cọc, Ab= 0,1225 m2

u – chu vi tiết diện ngang thân cọc, u =4.0,35=1,4 m

qb- cường độ sức kháng cắt của đất dưới mũi cọc tại độ sâu

z M 16,8m, tham khảo sách “Nền và Móng” –

Tô Văn Lận Bảng 3.7 trang 136 nội suy qb 1704kPa

fi- cường độ sức kháng cắt trung bình của lớp đất thứ “i” trên thân cọc, xác định bằng cách chia lớp đất thành các phân tố có chiều dày 2m, lấy theo Bảng 3 mục 7.2.2 - TCVN 1304:2014 trang 23

Việc tính toán được lập thành bảng sau:

611,27

Lưu ý: lớp đất 1 có chỉ số IL 1,31> 1, ma sát đơn vị fi 0nên không cần phải chia thành các lớp nhỏ

Thay số:

c,u1

R 1,0 1,1 1704 0,1225 1, 4 611, 27     1085,39KN

Do cọc xuyên qua cả đất dính và đất rời, do vậy tính toán sức chịu tải cho phépcủa cọc theo công thức Viện Kiến trúc Nhật Bản (1988):

 c,u b b c,i c,i s,i s,i

trên hình 3.23a sách “Nền và Móng” – Tô Văn Lận trang 152

Cường độ sức kháng cắt trên đoạn cọc nằm trong lớp đất rời thứ “i”:

s,i s,i

10Nf

i

l

(m)

N cu,i(kPa)

c'

94,5 0,99 0,

5

1 46,875

256,81

3 12,1

5 5,3 18 112,5 147,62 0,76 0,5 1 56,25 298,13

Các loại sức chịu tải đã tính toán cho kết quả như sau:

- Sức chịu tải theo cường độ vật liệu: RV 1637, 46KN

- Sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý: Rc,u11085,39KN

- Sức chịu tải theo kết quả xuyên tiêu chuẩn: Rc,u2 1988,06KN

Chọn giá trị sức chịu tải nhỏ nhất Rc,u11085,39KN để tính toán

Sức chịu tải cho phép của cọc theo TCVN 10304:2014 mục 7.1.11 trang 18,19

0 ctk c,u

3000 1,1 5,66 20 1,5 3186,78     kN

Số lượng cọc trong móng:

tt c

Bố trí cọc trên mặt bằng

- Điều kiện kiểm tra tổng quát như sau

8 Kiểm tra cọc chịu tải trọng ngang

8.1 Kiểm tra chuyển vị ngang của cọc tại cao trình đáy dài

Lực cắt tác dụng lên 1 cọc theo 2 phương lần lượt:

Hệ số nền tra bảng 3.17 với đất loại sét có chỉ số sệt I L=0 ÷ 0,5 ↔k =5000 kN /m4

Hệ số biến dạng tính theo công thức:

δ HM= 1

∝3 EJ B0=

10,6863.33764.1,621=0,000149(kN m )

δ MM= 1

∝3 EJ .C0=

10,6863.33764.1,751=0,000161(kN m )

Momen và chuyển vị ngang tạo cao trình đáy đài

 Chuyển vị ngang tổng

φ0=√φ012 +φ022=√0,4842+0,2152=0,53 (mm )<10 (mm)(thỏa)

8.2 Kiểm tra khả năng chịu uốn của cọc

Tính toán giá trị momen uốn Mz (kNm)

Ta có:

M z=∝2 EJ φ0 A3−∝ EJ ψ0B3+M0C3+H

α D3

Trong đó:

M0=M ng 1=−5,206 (kNm ) lấy theo phương cạnh có H lớn hơn

ψ0=0 do tại không có góc xoayThông số ta có bảng với ´z=∝0 z

Biểu đồ momen dọc theo thân cọc

Kiểm tra khả năng chịu uốn

Ta có điều kiện để kiểm tra là:M zmax ≤[M]

Tại độ sâu đáy đài (thuộc lớp đất 1) có momen uốn |M z|=43,98(kNm)

Kiểm tra khả năng chịu uốn của cọc đã chọn tiết diện d X d = 35m X 35m

Ta có: ξ= A s R s

R b h0=

0,000628× 280000 11500×0,35 × 0,315=0,139

 ∝=ξ (1−0,5 ξ )=0,139 × (1−0,5 ×0,139 )=0,129

Khả năng chịu uốn của cọc:

[M]=∝ R b b h o2=0,129 × 11500 ×0,35 ×0,3152=51,52(kNm)

Như vậy: |M zmax|=43,98 kNm<[M]=51,52 kNm

¿≫ Thỏa mãnđiệu kiện

9 Kiểm tra điều kiện áp lực tại mặt phẳng mũi cọc:

Điều kiện:

p tb tc ≤ R M(4.6 9 TCVN 93622012)

p max tc ≤ 1,2 R M(4.6.19 TCVN 93622012)

 Xác định kích thước của khối móng quy ước:

Ranh giới khối móng quy ước

Góc ma sát trong trung bình của các lớp đất mà cọc xuyên qua:

Lực dọc tiêu chuẩn tại trọng tâm khối móng quy ước:

Cường độ tính toán của đất nền dưới mũi cọc được xác định (theo mục 4.6.9 – TCVN 9362:2012)

p max tc =559,49 (kPa)<1,2 RM=1,21066,94=1280,33 (kPa)(thỏa)

 Thỏa mãn điều kiện áp lực đất nền tại mặt phẳng mũi cọc

10 Kiểm tra độ lún của móng:

Phạm vi tính lún của móng cọc được tính từ mặt phẳng mũi cọc được đặt vào lớp đất tốt:

Ta có bảng tính:

đất Điểm h(m) sâu zĐộ

(m)

γ(KN/m3) LM/BM 2z/BM Ko σ z

bt

(KPa)

σ zp

(KPa) σ zp/ σ z bt

e1i nội suy theo p 1 i=0,5 ×(σzi bt+σ bt z(i+ 1))

e2i nội suy theo p 2 i=0,5 ×(σ zp+σ zpz(i +1) bt )+P 1i

11 Tính toán và cấu tạo đài cọc:

Sơ bộ tiết diện cổ cột (cổ móng) Diện tích cột được xác định:

hd = ho + a = 1,2m

Kiểm tra chiều cao đài theo điều kiện chọc thủng:

Áp lực xuống các đỉnh cọc theo kết quả tính toán ở trên

P1 = 449,59 (kN) P5 = 415,41 (kN)

P2 = 483,37 (kN) P6 = 279,88 (kN)

P4 = 381,62 (kN) P8 = 347,44 (kN)

Điều kiện kiểm tra:

P<P cct=¿

Lực gây chọc thủng do các cọc 1,3,6,8

P=P1+P3+P6+P8=449,59+517,14+279,88+347,44=1594,05( kN )

 Kiểm tra chọc thủng ở góc đài:

Điều kiện kiểm tra

Kiểm tra hàng cọc phá hỏng trên tiết diện nghiêng

Điều kiện kiểm tra Q ≤ β b h o R bt=Q c

Trong đó: Q là tổng phản lực của các cọc nằm ngoài tiết diện nghiên ( kiểm tra đối

 Q c=β b h o R bt=1,565 ×3 ×1,05 ×900=4436,775 (kN )

Vậy Q = 1450,1 (kN) < Qc = 4436,775 (kN) (Thỏa)

Vẽ sơ bộ tính xem đáy móng như hình 1 dầm công xôn ngàm tại mép cổ móng, chịu tải trọng phân bố do phản lực của cọc Dùng 2 mặt cắt 1-1 và 2-2 đi qua mép cột theo

Diện tích cốt thép chịu momen uốn:

A s1= M1

0,9 R s h0=

805,9 ×1030,9 ×28000 ×1,05=30,46(c m

12 Kiểm tra cọc khi vận chuyển và lắp dựng, tính móc cẩu

Để tận dụng hết chiều dài cây thép 11,7 (m), ta chia thành 2 đoạn cọc gần 11,7 (m) và 4,65 (m) do đoạn cọc mũi

13.1 Kiểm tra cọc khi vận chuyển và lắp dựng (kiểm tra đoạn 11,7m)

Bố trí móc ở vị trí 1/5 từ đầu cọc, lúc này giá trị momen uốn lớn nhất ứng với 2 sơ đồ khi vận chuyển và lắp dựng là

M Max=0,07 g L2

=0,07 ×4,59 ×11,72

=43,98 (kNm)