ĐỒ ÁN NỀN MÓNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

I.Số Liệu Đề Ra:-Thiết kế móng dưới cột của công trình xây dựng -Nền đất thiết kế gồm 3 lớp SỐ LIỆU TÍNH TOÁN Tải trọng tính toán: Tỷtrọng∆ Dung trọng Độẩm tựnhiênw Giớihạn nhãownh Gi

I.Số Liệu Đề Ra:

-Thiết kế móng dưới cột của công trình xây dựng

-Nền đất thiết kế gồm 3 lớp

SỐ LIỆU TÍNH TOÁN

Tải trọng tính toán:

Tỷtrọng(∆)

Dung trọng()

Độẩm tựnhiên(w)

Giớihạn nhão(wnh)

Giớihạn dẽo(wd)

(độ)

CkG/

-Mực nước ngầm cánh mặt đất thiên nhiên 3m

-Độ lún giới hạn Sgh=10cm

Yêu cầu:Tính toán cấu tạo móng nông, móng cọc cho hai loại cột

I.Đánh giá nền đất:

-Nền đất gồm 3lớp, qua các chỉ tiêu ta có thể đánh giá sơ bộnhư sau:

1.trạng thái đất:

-Lớp 1: lớp a ïsét

1828

1822

d W W

W

W

-Độ bảo hoà nước của đất:

664 , 0

66 , 2 22 , 0

)166,2(11

)1

Hệ số nén lún a

(cm2/kG) 0,33 0,25 0,15 0,13-Nhận xét : Lớp á sét ở trạng thái dẻo cứng , đồng thời còn bảohòa nước Hơn nữa hệ số nén lún a lại giảm dần khi tải trọng lớnnói cách khác nền đất ít lún dưới tác dụng của tải trọng lớn Đây làlớp đất có nhiều tính chất cơ lý tốt thích hợp cho việc làm đất nềnthiên nhiên cho các công trình xây dựng

2.Lớp thứ hai: Lớp cát hạt trung

-Căn cứ vào hệ số rổng tự nhiên , ta thấy :

0,550 = 0,6060,70  Lớp cát hạt trung ở trạng thái chặt vừa

-Độ bảo hoà nước của đất

606 , 0

65 , 2 20 , 0

-Dung trọng đẩy nổi

)/(027,1606,01

)165,2(11

)1

0

cm g n

3.Lớp thứ 3:lớp á cát

-Độ sệt

1825

1820

-Độ bảo hoà nước của đất

835 , 0 637

, 0

66 , 2 20 , 0

) 1 66 , 2 ( 1 1

) 1

0

cm g

*Nhận xét :

-Lớp đất đầu tiên ở trạng thái no nước , có nhiều trạng tháivật lý tương đối tốt Do đó có thể làm đất nền thiên nhiên cho cáccông trình xây dựng

II Nghiên cứu phương án :

-Do yêu cầu thiết kế đối với công trìng dân dụng , nhà làm việcnên ta có thể thiết kế và tính toán móng theo các phương án sau :

1 Phương án 1 : Thiết kế và tính toán móng nông bằng bê tông cốt

thép

- Thiết kế và tính toán móng cho cột giữa

- Thiết kế và tính toán móng cho cột biên

2 Phương án 2 : Thiết kế và tính toán móng cọc đài thấp bao gồm

:

- Thiết kế và tính toán móng cho cột giữa

- Thiết kế và tính toán móng cho cột biên

Phương án 1:MÓNG NÔNG

MÓNG GIỮA I.Chọn vật liệu làm móng

- Bê tông mác 200 có : Rn = 90 (KG/cm2) ; Rk = 7,5 (KG/cm2)

- Cốt thép CI có Ra = 2000 (KG/cm2), với móng maRa = 1700(KG/cm2)

II.Độ sâu chôn móng:

-Chọn hm= 2,m mực nước ngầm cánh mặt đất thiên nhiên3m.Từ đó ta có :

+Đáy móng cánh mặt nước ngầm 1;m+Móng được chôn trong lớp á sét (dày h= 4m) có :

5 , 82

N tc  

2 , 1

50 , 3

0 , 1

Q tc



-Diện tích đế móng đơn dưới cột , trụ xác định theo công thức :

m tb tc

tc

h R

N F

75,

/

h R

N

tb c t

,68

283,092,2

0

0 0

0

m N

h Q M

N

M

tc tc tc

 Diện tích đài móng được xác định F*= F Với   (  1 1 , 5 )

tuỳ theo độ lệch tâm

- e 0 , 0676 (m): lệch tâm bé    1,04  F*=

) ( 883 , 3 734 , 3 04

883 , 3 2

-Sau khi chọn diện tích đáy móng đài ta kiểm tra theo điều kiệnsau :

t c T C

tb

c t tc

R

R

/ /

222

,2

068,0612,28,1

75,686

1

0 max

) / ( 16 , 18

) / ( 562 , 24

2

2 min

2 max

m T

m T

m T

tc tb tc tc

/(361

,

21

)/(657,26214,222,12,1)/(562

,

24

2 2

2 2

max

m T R

m T

m T R

m T

tc tc

tb

tc tc

IV.kiểm tra tính lún theo phương pháp cộng lún từng lớp

m T h

tc tb

-Chia nền đất dưới đáy móng thành n lớp phân tố với

) ( 72 , 0 8 , 1 4 , 0 4 ,

h i    

chọn hi = 0,5 (m)-Ứïng suất gây lún ở lớp đất thứ i do tải trọng ngoài gây ra

i gl

z i

-Ứng suất gây lún do trọng lượng bản thân zi i(z  i h m)

nếu tính lún xuống mực nước ngầm ta tính cho dung trọngđẩy nổi







trong đó : +1i; 2i; tra bảng theo đường công nén lún dưới áp lực của p1i và

p2i ; p1i và p2i được xác định như sau: p1i = ( )

416 9 5

1 502

V.Kiểm tra ổn định chung cho móng (lật , trược)

-Dùng tổ hợp bổ xung tải trọng tính toán

-Ưïng suất tính toán xuất hiện ở đáy móng

W

M F

N tt

đ

tt đ tt





max min



Trong đó :

+Nđtt - Tổng tải trọng đứng tính toán tớimức

đáy móng và đất đắp trên móng

h Q M

M tt tt tt m

)/(629,25

)/(775,19

)/(483,31

62,28,1

5,896

,3

49,101

2

2 min

2 max

2

max min

m T

m T

m T

tt tb tt tt tt

15,959 17,461

6,848

9,416

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Trong đó:

Mgĩư -Mô men của các lực so với tâm có xu hướng giử cho

khối đất khỏi bị trượt

trượt

K l 1 ,2 1,5

Nhưng mintt 0nên móng không có khả năng lật

 Vậy điều kiện ổn định lật thoả mản

b.Kiểm tra ổn định trượt:

-Xét ổn định trược theo mặt phẳng đáy móng

tt tt

đ

tt tt

tt

H n f N n

H n f N G n

2 2

2

5 , 6

h

M Q H

m

tt tt

á sét dẻo cứng f  0 , 25

+n 1  , 3 1 , 5; hệ số vượt tải ,n = 1,5

) ( 375 , 6 25 , 4 5 , 1

) ( 298 , 20 25 , 0 49 , 101 8 , 0

0

T nH

T f

-Chiều cao làm việc của móng cứng

được xác định từ 3

điều kiện sau :

+Điều kiện cắt trực tiếp+Điều kiện chọc thủng+Điều kiện chịu uốn-Trong đó điều kiện chọc thủng là quan trọng nhất vì cốt thép đã tiếp thu ứng suất kéo do mô men uốn gây ra Cho nên chỉ cần xácđịnh chiều cao làm việc của móng theo điều kiện chọc thủng

* Xác định h theo điều kiện chọc thủng :

tính toán và phản lực nền trong phạm vi đáy tháp chọc thủng :

)

(T F N

p tt ct

tb tt

+U tb: chu vi trung bình của hình tháp chọc thủng :

) 2 (

2 4

U tb  c  c      

) ( 75 , 5 ) 95 , 0 2 4 , 0 )(

95 , 0 2 6 , 0 ( ) 2 )(

a

F ct  ct  ct  c  c      

) ( 72 , 38 75 , 5 629 , 21 65 , 85 )

F N

tb tt

tt

) ( 94 , 309 95 , 0 8 , 5 75 75 , 0 75

,

 p tt 0 , 75R k U tb h0

chọn lại h cho hợp lý hơn , kinh tế hơn

Chọn lại : hh0 c 0 , 50  0 , 05  0 , 55 (m)

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

U tb  c  c      

) ( 24 , 2 ) 5 , 0 2 4 , 0 )(

5 , 0 2 6 , 0 ( ) 2 )(

a

F ct  ctct  c c       

) ( 2 , 37 24 , 2 629 , 21 65 85 )

F N

p tt ct

tb tt

tt

) ( 5 , 112 5 , 0 4 75 75 , 0 75

VII Tính toán và bố trí cốt thép :

-Diện tích cốt thép :

a a

R h

M F

0

9 , 0



h0 :chiều cao làm việc của cốt thép h0 = 75 cm

Ra : cường độ của thép CI : Ra = 2000 (KG/cm2)

* Diện tích cốt thép đặt vuông góc với tiết diện I - I

-Tính mô men tại các mặt cắt I-I

, 0 9 , 0

10 134 , 18 9

.

M

o a

803 , 15

 thanh min max

Vậy khoảng cách các thanh là a =14cm

chiều dài của một thanh l = 176cm

* Diện tích cốt thép đặt vuông góc với tiết diện II - II

-Mô men tại mặt cắt II-II

, 0 9 0

10 97 , 16 9

.

M

o a

789 , 14

thanh

MÓNG BIÊN I.Chọn vật liệu làm móng

- Bê tông mác 200 có : Rn = 90 (KG/cm2) ; Rk = 7,5 (KG/cm2)

- Cốt thép CI có Ra = 2000 (KG/cm2), với móng maRa = 1700(KG/cm2)

II.Độ sâu chôn móng:

-Chọn hm= 2,m mực nước ngầm cánh mặt đất thiên nhiên3m.Từ đó ta có :

+Đáy móng cánh mặt nước ngầm 1;m+Móng được chôn trong lớp á sét (dày h= 4m) có :

63 , 75

N tc  

2 , 1

00 , 4

05 , 2

Q tc



-Diện tích đế móng đơn dưới cột , trụ xác định theo công thức :

m tb tc

tc

h R

N F

025,

/

h R

N

tb c t

,63

27083,133,3

0

0 0

0

m N

h Q M

N

M

tc tc tc

 Diện tích đài móng được xác định F*= F Với   (  1 1 , 5 )

tuỳ theo độ lệch tâm

- e 0 , 107 (m): lệch tâm bé    1,1  F*=

) ( 7653 , 3 423 , 3

7653 , 3 2

R

R

/ /

,2

107,0612,28,1

025,636

1

) / ( 271 , 15

) / ( 56 , 24

2

2 min

2 max

m T

m T

m T

tc tb tc tc

/(

916

,

19

)/(657,26214,222,12

.1)/(

56

,

24

2 2

2 2

max

m T R

m T

m T R

m T

tc tc

tb

tc tc

IV.kiểm tra tính lún theo phương pháp cộng lún từng lớp

-Aïp lực gây lún p tc h m 19 , 916 1 , 95 2 16 , 016 (T/m2 )

tb

-Chia nền đất dưới đáy móng thành n lớp phân tố với

) ( 72 , 0 8 , 1 4 , 0 4 ,

h i    

chọn hi = 0,5 (m)-Ứïng suất gây lún ở lớp đất thứ i do tải trọng ngoài gây ra

i gl

z i

-Ứng suất gây lún do trọng lượng bản thân zi i(z  i h m)

nếu tính lún xuống mực nước ngầm ta tính cho dung trọngđẩy nổi

-Phạm vi tính lún : z p 0,2z

1

2 1







trong đó :

+ 1i;  2i; tra bảng theo đường công nén lún dưới áp lực của p1i và p2i ;

( 2

1



 



(T/m2)

zi(T/m2)

902 , 8 5

1 682

V.Kiểm tra ổn định chung cho móng (lật , trược)

-Dùng tổ hợp bổ xung tải trọng tính toán

-Ưïng suất tính toán xuất hiện ở đáy móng

W

M F

N tt

đ

tt đ

ttmaxmin  



Trong đó :

và đất đắp trên móng

7 2,146 8,902

8 1,682

6 2,819

0 16,0167,62411,083

14,639 2

6,848 3 5,3171

Giãng Viên Hướng Dẫn:  TS Hoàng

Truyền

Sinh Viên Thực Hiện : Nguyễn Đình Nghiệp

) ( 5 , 9 2 5 , 1 50 ,

h Q M

M tt tt tt m

)/(180,23

)/(637,16

)/(722,29

62,28,1

5,996

,3

79,91

2

2 min

2 max

2

max min

m T

m T

m T

tt tb tt tt tt

a.Kiểm tra ổn định lật

-Nếu dưới đáy móng xuất hiện ứng suất âm min  0 thì móng có khảnăng bị lật

Giãng Viên Hướng Dẫn:  TS Hoàng Truyền

Sinh Viên Thực Hiện : Nguyễn Đình Nghiệp

trượt

K l 1 ,2 1,5

ổn định lật thoả mản

b.Kiểm tra ổn định trượt:

-Xét ổn định trược theo mặt phẳng đáy móng

tt tt

đ

tt tt

tt

H n f N n

H n f N G n

đáy móng và đất đắp lên móng

(T) 91,79 3,96

2 2

2

5 , 6 5 ,

h

M Q H

m

tt tt tt

) ( 358 , 18 25 , 0 79 , 91 8 , 0

0

T nH

T f

Vậy điều kiện trược kiểm tra thoả mản

VI.Tính toán móng theo độ bền và cấu tạo móng :

2 Xác định chiều cao làm việc của móng :

-Chiều cao làm việc của móng cứng được xác định từ 3

điều kiện sau :

+Điều kiện cắt trực tiếp+Điều kiện chọc thủng+Điều kiện chịu uốn-Trong đó điều kiện chọc thủng là quan trọng nhất vì cốt thép đã tiếp thu ứng suất kéo do mô men uốn gây ra Cho nên chỉ cần

xác định chiều cao làm việc của móng theo diều kiện chọc thủng

* Xác định h theo điều kiện chọc thủng :

-Điều kiện : p tt 0 , 75R k U tb h0

Trong đó :

Đồ Aïn Môn Học : Nền Móng  Trang

Giãng Viên Hướng Dẫn:  TS Hoàng Truyền

Sinh Viên Thực Hiện : Nguyễn Đình Nghiệp

ct

tính toán và phản lực nền trong phạm vi đáy tháp chọc thủng :

)

(T F N

p tt ct

tb tt

2a b h tg a b h

U tb  c  c   c c vì   45 0

Chọn sơ bộ : hh0 c 0 , 95  0 , 05  1 (m)

) ( 85 , 4 95 , 0 3 4 , 0 2 6 , 0 2 3 2

U tb  c  c        

) ( 375 , 3 ) 95 , 0 4 , 0 )(

95 , 0 2 6 , 0 ( ) )(

a

F ct  ct ct  c  c     

) ( 22 , 11 375 , 3 96 , 3

95 , 75 95 , 75 )

F N

tb tt

tt

) ( 94 , 309 95 , 0 8 , 5 75 75 , 0 75

,

 p tt 0 , 75R k U tb h0

lại h cho hợp lý hơn , kinh tế hơn

Chọn lại : hh0 c 0 , 50  0 , 05  0 , 55 (m)

) ( 5 , 3 5 , 0 3 4 , 0 2 6 , 0 2 3 2

U tb  c  c        

) ( 44 , 1 ) 5 , 0 4 , 0 )(

5 , 0 2 6 , 0 ( ) )(

a

F ct  ct  ct  c  c     

) ( 332 , 48 44 , 1 96 , 3

95 , 75 95 , 75 )

F N

tb tt

tt

) ( 5 , 112 5 , 0 4 75 75 , 0 75

,

 p tt 0 , 75R k U tb h0

VII Tính toán và bố trí cốt thép :

-Diện tích cốt thép :

a a

R h

M F

9



h0 :chiều cao làm việc của cốt thép h0 = 75 cm

Ra : cường độ của thép CI : Ra = 2000 (KG/cm2)

* Diện tích cốt thép đặt vuông góc với tiết diện I - I

4 ,



) / ( 6335 , 24 2

722 , 29 545 ,

I

II

I

Giãng Viên Hướng Dẫn:  TS Hoàng Truyền

Sinh Viên Thực Hiện : Nguyễn Đình Nghiệp

-Diện tích cốt thép tính theo công thức sau

75 2000 85

, 0 9 , 0

10 11 , 53 9

R

m

M

o a



545 , 2

283 , 46

Chọn số thanh n=19 thanh

19

210



Vậy khoảng cách các thanh là a =11 cm

chiều dài của một thanh l = 176cm

* Diện tích cốt thép đặt vuông góc với tiết diện II - II

-Mô men tại mặt cắt II-II

, 0 9 , 0

10 12 , 17 9

.

M

o a

92 , 14

Chọn số thanh n=10 thanh

10

170

chiều dài của một thanh l=216cm

Phương án 2:Móng cọc đài thấp bê tông cốt thép

Móng giữa I.Chọn kích thước cọc:

- Chiều dài một cọc : 8,5m Ta ngàm cọc vào đài dài 0,5m Cọc ma sáthạ bằng búa thường

- Bêtông cọc , đài cọc mác 250 có Rn = 110 Kg/cm2 , Rk = 8,8 Kg/cm2

-Số liệu tải trọng thiết kế :

+tổ hợp tải trọng cỏ bản tính toán:Ntt= 82,5 T , Mtt = 3,50 Tm ,

Giãng Viên Hướng Dẫn:  TS Hoàng Truyền

Sinh Viên Thực Hiện : Nguyễn Đình Nghiệp

-Thép đài cọc CI có Ra = 2000 Kg/cm2,

-Lớp bê tông bảo vệ cọc có chiều dày a = a’ = 3cm

-Dùng đai 6 loại A1, dạng xoắn Rađ = 18000(T/m2)

* Xác định chiều sâu đặt đàicọc : H

-Ta có : h  0,7 hmin (1)

Với :

b

H tg

Trong đó : hm : độ sâu chôn đài

 : góc nội ma sát từ đáy dài trở lên

-Công thức (2) được rút ra từ điều kiện :

2

2

m b b

h E

H   

) 2 45

00 , 1 ) 2

20 45 (

II.Xác định sức chịu tải của cọc:

1.Sức chịu tải của cọc theo vật liệu:

Pvl = m.(Rb.Fb + Rct.Fct)

Trong đó:

Rb , Rct : cường độ chịu nén của bê tông và cốt thép

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

m :Hệ số điều kiện làm việc phụ thuộc vào loại đài và sốcọc trong móng:

) ( 29 , 103 ) 04 , 8 8 , 2 900 11 , 0 ( 85 ,

+ km=0,7: cọc chịu nén

Giãng Viên Hướng Dẫn:  TS Hoàng Truyền

Sinh Viên Thực Hiện : Nguyễn Đình Nghiệp

+li : chiều dài mỗi lớp đất ma ìcọc đi qua li< 2m

mổi lớp đâït, phụ thuộc vào loại đất, tính chất

của đất và chiều sâu trung bình của mỗi lớp đất

III Xác định số lượng cọc và bố trí cọc trong móng :

- chọn khoảng cách giữa các cọc là 3d

- ứng suất trung bình do cọc truyền lên đáy đài

) 3 , 0 3 ( 2 , 1

64 , 52 )

3 ( 2 , 1

2 2

5 , 82

N tc  

2 , 1

50 , 3

0 , 1

75,

m h

N m tb

tc tb

Giãng Viên Hướng Dẫn:  TS Hoàng Truyền

Sinh Viên Thực Hiện : Nguyễn Đình Nghiệp

75,68

183,092,2

0

0 0 0

m N

h Q M N

M

tc tc tc

962 , 89 1 ,

IV Tính toán va kiểm tra móng cọc đài thấp

1 Kiểm tra móng cọc theo TTGH 1

-Xác định tổ hợp tải trọng tác dụng : tải trọng tính toán là tải trọngbổ xung :

Ntt = 85,65 (T) ; Mtt = 6,50 (Tm) ; Qtt = 1,00 (T)

a Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc :

*Trường hơûp tải trọng tác dụng thẳng đứng :

-Điều kiện kiểm tra :

tt tt

x

x M n

N P

1 2

max max

45 , 0 5 , 7 4

926 , 89

) ( 31 , 18 81

, 0

45 , 0 5 , 7 4

926 , 89

* Kiểm tra trường hợp tải trọng ngang tác dụng lên cọc :

Đồ Aïn Môn Học : Nền Móng  Trang

1

4

Giãng Viên Hướng Dẫn:  TS Hoàng Truyền

Sinh Viên Thực Hiện : Nguyễn Đình Nghiệp

5 , 6 0 ,

h

M Q

H

: Thỏa mãn điều kiện tải trọng ngang

b Kiểm tra cường độ nền đất :

-Xác định khối móng qui ước : Fqư = AmBm

A1 , B1 : khoảng cách mép ngoài của hàng cọc ngoài cùng

O i

i tb

l

l

3,242

39,2

.2253289,2

075 , 6 4

3 , 24

-Diện tích của khối móng quy ước

41 , 8 9 , 2 9 ,

tc tc

R R

qu

tc tc

W

M F

N





max min

Giãng Viên Hướng Dẫn:  TS Hoàng Truyền

Sinh Viên Thực Hiện : Nguyễn Đình Nghiệp

-Trọng lượng trong phạm vi từ đế đài đến đáy lớp á sét trừ đi phần

) ( 1 , 47 3 ) 09 , 0 4 41 , 8 ( 95 , 1 ) (

N   qu  coc    

-Trọng lượng khối móng quy ước trong lớp đất cát hạt trung H = 3m

) ( 82 , 47 3 ) 09 , 0 4 41 , 8 ( 98 , 1 ) (

N   qu  coc    

-Trọng lượng khối móng quy ước trong lớp đất á cát H = 2m

) ( 4 , 31 2 ) 09 , 0 4 41 , 8 ( 95 , 1 ) (

N   qu  coc    

-Trọng lượng của cọc : N5 nc F coc h c  4  2 , 5  0 , 09  8  7 , 2 (T)

-Trị tiêu chuấn lực dọc xác định đến đáy khối móng quy ước

2 , 1

65 , 85 2

1 2 , 1

5 , 6

9,29,26

3 2

2

m A

75 , 12 41 , 8

82 , 221

max

qu tc

qu

tc tc

W

M F

N



)/(24,23

)/(51,29

2 min

2 max

m T

m T

m tc

R  ( 1  1 )   1

Với : + A1;B1;D1 hệ số phụ thuộc tc=250

-Tra bảng ta có A1 = 0,78;B1 = 4,12;D1 = 6,68

+m=1:hệ số điều kiện làm việc

) / ( 08 , 90 2 68 , 6 95 , 1 ) 9 12 , 4 9 , 2 78 , 0 (

) / ( 08 , 90 )

/ ( 375 , 26

) / ( 096 , 108 08 , 90 2 , 1 2

, 1 ) / ( 51 , 29

2 min

2 2

2 2

m T R

m T

m T R

m T

tc

gh tc

tb

gh tc







V: tính lún cho khối móng quy ước

m T H

,

h i  m   

chọn hi = 1,0 (m)

-Ứïng suất gây lún ở lớp đất thứ i do tải trọng ngoài gây ra

Đồ Aïn Môn Học : Nền Móng  Trang

19

Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng : Khoa xây dựng cầu đường