ĐỒ ÁN MÔN HỌC NỀN MÓNG ĐH SPKT TP.HCM THIẾT KẾ MÓNG BĂNG VÀ MÓNG CỌC

Kiểm tra nền còn làm việc như vật liệu “biến dạng đàn hồi” Khi tính sức chịu tải của đất nền theo trạng thái giới hạn về biến dạng để độ lún của móng sai số nhỏ Để kiểm tra điều kiện món

THIẾT KẾ MÓNG

tt

N tc

15 1

tt

M tc

15 1

tt

H tc

II THIẾT KẾ MÓNG BĂNG :

1.Chọn sơ bộ kích thướt móng và độ sâu đặt móng :

Chọn mút thừa ở hai đầu móng băng trong khoảng 1 – 1.5m cụ thể chọn x=1m

Li : khoảng cách giữa các cột

a : chiều dài đoạn đầu thừa

Sơ đồ tính của móng băng:

58T6.7T5.7Tm

108T69N

10.4Tm6.7Tm

56N

8.1N6.5T 5.5Tm

II f II II

tc

++ γ

Với : chọn tỉ lệ kích thước công trình L/H ≥4 nên: m1 =1.1; m2 =1

Dktc=1 các đặc trưng lấy trực tiếp từ các thí nghiệm

cII , ϕII là lực dính và góc ma sát của lớp đất thứ 3a

Thế số vào biểu thức (*) ta được :

291

x h

Vậy ta chọn kích thước móng F= l*b=1.5*17=25.5

3 Kiểm tra nền còn làm việc như vật liệu “biến dạng đàn hồi”

Khi tính sức chịu tải của đất nền theo trạng thái giới hạn về biến dạng để độ lún của móng sai số nhỏ Để kiểm tra điều kiện móng còn làm việc như vật liệu đàn hồi hay không ta kiểm tra các điều kiện sau :

P

5.25

291 + ×

=

×+

= ∑

f tb

tc tc

tc i

tc

tm N y M Q h

M

Với : Ni – lực nén tại các chân cột

yi – khoảng cách từ tâm cột đến tâm móng

Mtc – moment tại các chân cột

Qitc – lực ngang tại các chân cột

Chọn chiều dương của moment theo ngược chiều kim đồng hồ

Giả sử chiều cao móng hm=0.8m

∑Htc =4.8T theo chiều từ phải qua trái

4m5.5m

x BxL

=

=

25.72

26.8522.25.25

291

W

M xD

F

N P

tc f

tb

tc

25.72

26.8522.25.25

291

W

M xD

F

N P

tc f

Ta thấy cả 3 điều kiện trên điều thoả

⇒ Nền còn làm việc như vật liệu đàn hồi

4 Kiểm tra độ biến dạng của nền thông qua độ lún tại tâm móng

Ta dùng phương pháp tổng phân tố để tính lún tại tâm móng : độ lún tại tâm móng là tổng độ lún của các lớp phân tố trong vùng chịu nén

Độ lún được tính với công thức sau :

i i

i

i

i xh

e p

p

e e

σ)1)(

2 1

+

−

−

Với : e1i : hệ số rỗng trước khi nén

e2i : hệ số rỗng sau khi nén

2

1 bti bti

+σz : tính từ Pgl là ứng suất do công trình tại điểm ta đặt

+σbt : ứng suất trước khi xây công trình

- các giá trị của bảng tính toán :

+σz= k0 Pgl (k0 tra bảngphụ thuộc vào z/b và l/b)

Kết quả tính lún được cho bởi bảng sau :

Sơ đồ lún:

Nhận xét:

Theo kết quả tính toán :

S=4.53 cm < Sgh=8 cm thoả mãn yêu cầu biến dạng

5 Chọn bề dày móng và kiểm tra điều kiện xuyên thủng :

a Xác định tiết diện cột:

-Để xác định tiết diện cột ta chọn cột chịu tác dụng của lực dọc lớn nhất để tính toán:

1300

2.1242

1 0.1145 m2=1145 cm2 Từ đây ta chọn được kích thước cột 35cm x 35cm

Bề rộng sườn bs = 40 cm

b.Xác định chiều cao theo điều kiện xuyên thủng:

Lực xuyên thủng Pxt=PmaxSngoài tháp xuyên

=16.99×17×0.15=43.32T

Mô hình móng xuyên thủng

12.7T 5.5Tm

291N 4.8N 85.26N

Lực chống xuyên:

Pcx = 0.75×Rk×[4× (bs + ho) × ho]

Pcx≥ Pxt

⇒ 0.75×100×[4×(0.4+ho) × ho] ≥43.32

⇒ ho≥ 0.22 m

Chọn móng có bề dày ho= 75 cm, lớp bê tông bảo vệ là a=5cm

⇒ hm=80 cm

c.Kiểm tra điều kiện xuyên thủng:

Nhằm an toàn cho bản móng, lực xuyên thủng có thể được chọn bằng lực tác động lên chân cột ⇒ Pxt=43.32 T

4.05

1 − × × =9.345 T/m

Q≤ 0.6x100xho1x1 => ho1≥0.15 m chọn h01=0.40 m

6 Xác định momen quan tính của tiết diện:

Momen tĩnh của các tiết diện nhỏ lấy đối với trục nằm ở đáy móng:

100

Lớp bê tông lót

=

2 3

3

12.055.02

112

2.055.02

7.Tính cốt thép trong móng:

a.Hệ số nền:

k =

2 1

1 2

s s

−

σ

Hệ số nền được từ thí nghiệm bàn nén hiện trường tiết diện tròn hoặc vuông có

kích thước 0.3x0.3 Hệ số nền thay đổi theo nhiều thông số như: bề rộng b, chiều dài L, chiều sâu đặt móng Df và loại đất

Tra theo bảng hệ số nền tiêu chuẩn của Terzaghi ta chọn k0.3=35 MN/m3

Hệ số nền của móng vuông kích thước 1.5x1.5m, nền sét:

B k

k B = 0.3 0.3 = =

5.1

3.0

b.Nội lực tính theo chương trình KRICOM

BANG KET QUA TINH TOAN

Momen quan tinh = 2.100E-02

Be rong = 1.500E+00

He so nen = 4.700E+02

Modul dan hoi = 2.900E+06

===================================================

: Hoanh do : Do vong : Luc cat : Momen :

===================================================

: 0.000 : 2.586E-02 : 1.823E-04 : 9.117E-10 :

: 0.100 : 2.580E-02 : 1.821E+00 : 9.109E-02 :

: 0.200 : 2.573E-02 : 3.638E+00 : 3.641E-01 :

: 0.300 : 2.567E-02 : 5.450E+00 : 8.185E-01 :

: 0.400 : 2.560E-02 : 7.257E+00 : 1.454E+00 :

: 0.500 : 2.554E-02 : 9.060E+00 : 2.270E+00 :

: 0.600 : 2.547E-02 : 1.086E+01 : 3.266E+00 :

: 0.700 : 2.541E-02 : 1.265E+01 : 4.441E+00 :

: 0.800 : 2.534E-02 : 1.444E+01 : 5.796E+00 :

: 0.900 : 2.527E-02 : 1.622E+01 : 7.329E+00 :

: 1.000 : 2.520E-02 : 1.800E+01 : 9.041E+00 :

: 1.000 : 2.520E-02 : -4.640E+01 : 1.537E+01 :

: 1.550 : 2.480E-02 : -3.670E+01 : -7.474E+00 :

: 2.100 : 2.443E-02 : -2.716E+01 : -2.503E+01 :

: 2.650 : 2.419E-02 : -1.774E+01 : -3.737E+01 :

: 3.200 : 2.413E-02 : -8.377E+00 : -4.455E+01 :

: 3.750 : 2.428E-02 : 1.002E+00 : -4.658E+01 :

: 4.300 : 2.467E-02 : 1.049E+01 : -4.343E+01 :

: 4.850 : 2.527E-02 : 2.016E+01 : -3.501E+01 :

: 5.400 : 2.604E-02 : 3.011E+01 : -2.120E+01 :

: 5.950 : 2.692E-02 : 4.037E+01 : -1.835E+00 :

: 6.500 : 2.780E-02 : 5.098E+01 : 2.327E+01 :

: 6.500 : 2.780E-02 : -2.837E+01 : 3.098E+01 :

: 6.900 : 2.838E-02 : -2.044E+01 : 2.121E+01 :

: 7.300 : 2.890E-02 : -1.237E+01 : 1.465E+01 :

: 7.700 : 2.939E-02 : -4.145E+00 : 1.134E+01 :

: 8.100 : 2.984E-02 : 4.206E+00 : 1.135E+01 :

: 8.500 : 3.026E-02 : 1.268E+01 : 1.472E+01 :

: 8.900 : 3.065E-02 : 2.127E+01 : 2.151E+01 :

: 9.300 : 3.097E-02 : 2.996E+01 : 3.175E+01 :

: 9.700 : 3.121E-02 : 3.873E+01 : 4.549E+01 :

: 10.100 : 3.133E-02 : 4.755E+01 : 6.274E+01 :

: 10.500 : 3.129E-02 : 5.639E+01 : 8.353E+01 :

: 10.500 : 3.129E-02 : -6.782E+01 : 7.157E+01 :

: 11.050 : 3.094E-02 : -5.575E+01 : 3.760E+01 :

: 11.600 : 3.041E-02 : -4.385E+01 : 1.022E+01 :

: 12.150 : 2.982E-02 : -3.217E+01 : -1.068E+01 :

: 12.700 : 2.928E-02 : -2.072E+01 : -2.522E+01 :

: 13.250 : 2.886E-02 : -9.454E+00 : -3.351E+01 :

: 13.800 : 2.861E-02 : 1.682E+00 : -3.564E+01 :

: 14.350 : 2.853E-02 : 1.275E+01 : -3.167E+01 :

: 14.900 : 2.861E-02 : 2.383E+01 : -2.161E+01 :

: 15.450 : 2.879E-02 : 3.495E+01 : -5.450E+00 :

: 16.000 : 2.899E-02 : 4.615E+01 : 1.685E+01 :

: 16.000 : 2.899E-02 : -2.055E+01 : 1.029E+01 :

: 16.100 : 2.903E-02 : -1.850E+01 : 8.338E+00 :

: 16.200 : 2.906E-02 : -1.645E+01 : 6.590E+00 :

: 16.300 : 2.909E-02 : -1.440E+01 : 5.047E+00 :

: 16.400 : 2.912E-02 : -1.235E+01 : 3.709E+00 :

: 16.500 : 2.914E-02 : -1.030E+01 : 2.577E+00 :

: 16.600 : 2.917E-02 : -8.243E+00 : 1.650E+00 :

: 16.700 : 2.920E-02 : -6.185E+00 : 9.282E-01 :

: 16

c Lớp thép bên trên theo phương dọc

Chọn thép nhóm A-II có Ra = 28000 T/m 2

Xác định trục trung hoà của tiết diện

Mc = Rnbchc(ho-hc/2)

=130 x 400 x 40 (55 –20) =728 Tm

Mc >Mmax =83.53T trục trung hoà qua cánh

Momen lớn nhất của nhịp tính(momen âm) theo tiết diện chữ nhật lớn 400x1500

Momen lớn nhất ở gối tính(momen dương) theo tiết diện chữ nhât 400x600

85.26N 4.8N291N

M

×

×9.0

Bảng kết quả tính cốt thép:

d.Lớp thép bên dưới theo phương ngang:

Nếu xem cạnh các cột theo phương dọc như mặt ngàm ,phản lực nền gây ra môment trên một mét dài có giá trị như sau:

35.05.199

M

= 2.33 cm2 Chọn thép 3Φ12 hay Φ12a300

e.Tính toán cốt đai trong dầm

Cần bố trí cốt đai cho dầmChọn thép làm cốt đai AI Cốt đai dùng Φ10fđ = 0.785, 4 nhánh Rađ=1800 Kg/cm2 ∗Xác định utt:

utt = 2

2 08

Q

h b

554010.108

2

2 3

05

1 × × ×

=

82.67

554010.105

∗Xác định uct:

uct =min(h/3;30 cm)=20cmVậy chọn Umin =min (uct ; umax ; utt )=11.89cm

Bố trí cốt đai Φ10a100mm cho ¼ dầm mỗi bên cột ; chọn Φ10a200 cho ½ nhịp còn lại (đều chọn đai 4 nhánh)

II TRÌNH TỰ THIẾT KẾ:

1 Chọn chiều cao đặt đài cọc:

Df = 2 m

2 Chọn các thông số về cọc :

a.Cấu tạo cọc

• Chọn cọc Bêtông cốt thép tiết diện 30 x 30 cm

• Hai cọc nối nhau , chiều dài cọc 8×2 = 16m

• Chọn mác Bêtông 250, Rn = 110 KG/cm2

• Đoạn ngàm vào cọc 0.6m, gồm:

+ Đoạn chôn vào đài 10 cm

+ Đoạn đập đầu cọc 50 cm

⇒ Chiều dài cọc còn lại 15.4m

Dùng 4Φ16, thép AII cường độ 2800kG/cm2 và Fa = 8.04 cm2 làm cốt chịu lực

Bê tông đúc cọc mác 250 có Rn=110kG/cm2

Tiết diện cọc F=30x30=900cm2

Cọc đóng sâu vào đất ở độ sâu: 17.4 m

b.Kiểm tra cốt thép theo vận chuyển và dựng cọc:

Chiều dài cọc khi vận chuyển và dựng cọc là 8 m

Trọng lượng bản thân cọc phân bố đều:

q = Fbt γbtnkđ

Trong đó:

q là tải trọng tính toán tác dụng lên cọc

Fbt – là diện tích tiết diện ngang của cọc

n là hệ số vượt tải, n =1.1

γbt là khối lượng riêng của bêtông, γbt = 2.5 (T/m3)

kđ là hệ số động, lấy kđ = 1.5

×

×

=

O n

=

a

O n

R

bh R

α

=2.387 cm2Vậy cốt thép ban đầu chọn 4Φ16 đảm bảo thoả điều kiện bền

Cốt đai chọn theo cấu tạo Φ6, đai 2 nhánh n=2, bước đai a=150mm

-Tính thép làm móc treo

Lực một nhánh thép phải chịu trong quá trình cẩu cọc

P=

4

8

*37.0

cm R

-Tính đoạn neo của móc treo

Công thức xác định đoạn neo

M1

M2 M1

Ln= d

R

R m

Trong đó : d-đường kính cốt thép

Thép neo trong vùng betong chịu kéo mn=0.7

Thép có gờ λ =11

Vậy ta chọn Ln=500mm=50cm

3 Xác định sức chịu tải của cọc:

a-Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc:

Qvl = ϕ (Rn× Fb + Ra× a) Xem cọc ngàm trong đài và mũi cọc tựa lên đất yếu ν = 2

Lực ma sát tác dụng lên cọc:

Lớp 1: Bùn lẫn sét hữu cơ và cát bụi, xám xanh – xám đen, trạng thái chảy

Độ sâu lớp đất: 4.8m

ϕa,ca:góc ma sát và lực dính giữa cọc và đất nền Do cọc BTCT nên

Lớp 2 : Sét lẫn bụi và hạt cát, màu vàng – nâu đỏ – xám trắng, trạng thái dẻo cứng

Độ sâu của lớp đất 2: 14.8m

c2 =3.42T/m2 ; ϕ2 =18019’; γ2 =2.03 T/m3

Ks2=1-sinϕ2 = 1- sin 18.32= 0.69

σv’: ứng suất có hiệu theo phương đứng do trọng lượng bản

thân tác dụng tại giữa lớp 2 là

Lớp 3 : Cát hạt thô, màu vàng – vàng nhạt, trạng thái bão hoà, kết cấu chặt

Độ sâu tới mũi cọc: 17.4m

γ dung trọng ướt của đất ở độ sâu mũi cọc (T/m3)

Theo số liệu thống kê địa chất:

P

S Q Q

3

1.10563.03.02

)66.81.746.0(3.03

Thiên về an toàn trong thiết kế ta chọn:

Q =Min(Qvl;Qa;) = 32.4 T

4.Chọn cọc và bố trí cọc:

Công thức xác định sơ bộ số lượng cọc

Số lượng cọc sơ bộ :

=

×

4.32

35

× =40 T/m2Diện tích sơ bộ của đáy đài:

Fsb= p +N D n = 40+279.2.×352×1.1

f tb tt

tt

Diện tích thực tế của đế đài: Fđđ=1.5×1.5=2.25m2

Lực truyền xuống cọc :

tt min max

i i

c

tt

y

y Mx x

x My n

N

n:số cọc trong móng

Mx :moment của tải ngoài quanh trục y đi qua trọng tâm của ccá tiết diện cọc tại đáy đài

My:moment của tải ngoài quanh trục y đi qua trọng tâm của ccá tiết diện cọc tại đáy đài

My=Mtt +H×h,với h:chiều cao đài chọn sơ bộ h=0.8

xmax :Khoảng cách từ tâm của đài đến trục cọc xa nhất theo phương x

ymax : khoảng cách từ tâm của đài đến trục cọc xa nhất theo phương y

xi:Khoảng cách từ tâm đài đến trục cọc thứ i theo phương x

yi :khoảng cách từ tâm đài đến trục cọc thứ i theo phương y

Tải trọng thẳng đứng tại đáy đài :

∑ Ntt = Ntt + nγtb.Df.F = 79.35 +1.1× 2.2×2×2.25 = 90.24 (T)

tt y tt

x

x M n

N

45.04

45.017.154

24.90

i

tt y tt

x

x M n

N

9.04

9.017.156

05.96

Không thoả điều kiện tải tác dụng lên cọc, cọc làm việc ổn định

Tăng số lượng: n=6 Bố trí cọc trong đài như hình vẽ

Lực truyền xuống cọc :

tt min max

i i

c

tt

y

y Mx x

x My n

i

tt y tt

x

x M n

N

9.04

9.017.156

05.96

i

tt y tt

x

x M n

N

9.04

9.017.156

05.96

×

×

− =11.79 T>0 cọc không bị nhổ Trọng lượng tính toán của cọc:

pc=0.3×0.3×15.4×2.5×1.1=3.8 T

Ta có:

Ptt

max + Pc=20.22 + 3.8=24.02 T ≤ Qa =32.4 T

Thoả điều kiện tải tác dụng lên cọc, đảm bảo cọc làm việc ổn định

5 Kiểm tra ổn định nền dưới khối móng quy ước

a.Xác định khối móng quy ứơc

- Góc ma sát trung bình:

++

×+

×+

6.221.32107.168.296.1

i

i i tb

16 0

tg =3.739m

- Trọng lượng khối quy ước :

+ Trọng lượng khối quy ước tính từ đế đài trở lên :

Ntc

3 =(4.539×3.739×10 - 6×0.3×0.3×10) ×2.03=335.556T + Trọng lượng lớp cát từ đỉnh lớp cát đến đáy khối quy ước:

Ntc

4 =(4.539×3.739×2.6 - 6×0.3×0.3×2.6) ×2.08=88.861T + Trọng lượng cọc:

tc N N

∑ =60+587.052=647.052TMomen tiêu chuẩn tại đáy khối móng quy ước:

M

tc tc

tc M H H

∑ =7.71+9.32×17.4=169.878Tm Độ lệch tâm :

878.169

=0.252mÁp lực tiêu chuan ở đáy khối quy ước:

ptc

max=∑  +LM 

6e1

052.647

=50.83T/m2

ptc

min=∑  −LM 

6e1

052.647

× =38.126T Cường độ tiêu chuan của đất nền ở đáy khối quy ước:

062.26.2013.210454.19.3

×+

×+

1 ×(1.1×1.36×3.739×2.062+1.1×6.44×17.4×1.89+3×8.617×0.2857)

⇒ Nền còn làm việc trong giai đoạn đàn hồi

6.Kiểm tra độ lún của móng cọc:

- Ứng suất bản thân tại đáy khối quy ước:

Theo kết quả tính toán :

S=3.46 cm < Sgh=8 cm thoả mãn yêu cầu biến dạng

7.Kiểm tra điều kiện xuyên thủng của đài cọc:

Chọn tiết diện cột:Fcột≥ 0.086( )

1100

35.792

R

N k

Mà ta đã chọn chiều cao móng làh= 0.8m

Vậy Pxt<Pcx thỏa mãn điề kiện chống xuyên thủng

8.Tính toán và bố trí thép trong đài cọc:

a.Thép theo phương I-I:

.0

4

o a

I I

h R

539.1

× =14.38 cm Vậy bố trí thép Φ14a140

b.Thép theo phương II-II:

.0

4

o a

II II

h R

M

7.44 cm2 Chọn thép Φ12, fa=1.131cm2

Bước cốt thép:

a= 230

44.7

131

1 × =34.96 cm

Vậy bố trí thép Φ12a300