đồ án nền móng móng đơn và móng sâu

Lời ngỏ: Em xin chân thành cảm ơn thầy PGS.. Dương Hồng Thẩm đã tận tình hướng dẫn và chỉ dạy chúng em hoàn thành tốt đồ án môn học Nền Móng... THIẾT KẾ MÓNG BĂNG 1... Chọn chiều sâu chô

NHẬN XÉT VÀ GÓP Ý

Lời ngỏ:

Em xin chân thành cảm ơn thầy PGS TS Dương Hồng Thẩm đã tận tình hướng dẫn và chỉ dạy chúng em hoàn thành tốt đồ án môn học Nền Móng

THIẾT KẾ MÓNG BĂNG

1 Sơ đồ móng băng và số liệu tính toán

1.1 Sơ đồ móng:

1.2 Tải trọng tính toán

Hệ số vượt tải: n = 1.2

Cột N tt (kN) N tc (kN) M tt (kN.m) M tc (kN.m) Q tt (kN) Q tc (kN) A 260 216,7 20 16,7 12 10 B 320 266,7 27 22,5 12 10 1.3 Số liệu địa chất của nền Lớp 1: dày 5m • Dung trọng tự nhiên của đất: ⁄ ⁄

• Lực dính đơn vị: ⁄

• Góc ma sát trong:

• Độ ẩm tự nhiên:

• Hệ số rỗng:

• Độ rỗng:

• Dung trọng khô của đất:

⁄

• Tỷ trọng hạt của đất: ( ( )) ( ) ( )

Với ⁄

• Dung trọng đẩy nổi của đất:

• Độ bão hòa:

• Giới hạn dẻo:

• Giới hạn lỏng:

• Chỉ số dẻo:

• Độ sệt: B = 1,01 > 1

4000

Lớp 2: dày 12m

• Dung trọng tự nhiên của đất: ⁄ ⁄

• Lực dính đơn vị: ⁄

• Góc ma sát trong:

• Độ ẩm tự nhiên:

• Hệ số rỗng:

• Độ rỗng:

• Dung trọng khô của đất:

⁄

• Tỷ trọng hạt của đất: ( ( )) ( ) ( )

Với ⁄

• Dung trọng đẩy nổi của đất:

• Độ bão hòa:

• Giới hạn dẻo:

• Giới hạn lỏng:

• Chỉ số dẻo:

• Độ sệt: B = 0,18 (0 < 0,18 <0,25)

 Nhận xét: lớp 2 là loại đất sét ở trạng thái nửa cứng

Lớp 1

5m

BÙN SÉT, TRẠNG THÁI NHÃO MỀM

γ = 13,8 (KN/m3), γ' = 3,47(KN/m3), B = 1,01

, C = 11 (KN/m2)

Lớp 2

12 m

SÉT, TRẠNG THÁI NỬA CỨNG

γ = 19,6 (KN/m3), γ' = 9,8 (KN/m3),B = 0.18, , C=38(KN/m2)

2 Chọn vật liệu móng:

 Móng được đúc bằng bê tông B20 (M250)

 Cường độ chịu kéo của bê tông : Rbt = 0,9 MPa

 Cường độ chịu nén của bê tông : Rb = 11,5 MPa

(Tra bảng 13- mục 5.1.2.3- tiêu chuẩn xây dựng 356 – 2005)

 Môđun đàn hồi: E = 2,7 × 103

MPa = 2.7 × 107 kN/m2(Tra bảng 17- mục 5.1.2.6- tiêu chuẩn xây dựng 356 – 2005)

 Cốt thép trong móng loại CII, có cường độ chịu kéo cốt thép dọc: Rs = 280 MPa

 Cốt thép trong móng loại CII, có cường độ chịu kéo cốt thép đai: Rs = 225 MPa (Tra bảng 21- mục 5.2.2.4- tiêu chuẩn xây dựng 356 – 2005)

 Hệ số vượt tải n = 1.2

 giữa đất và bê tông là 20kN/m3

3 Chọn chiều sâu chôn móng:

4.2 Khả năng chịu tải tiêu chuẩn của đất nền:

Với :

• Móng băng được đặt trong lớp đất 1 có B = 1,01 > 0,5 nên chọn m1=1,1

• Giả sử công trình có kích thước chiều dài/ chiều cao (m) nên chọn m2=1

• Đặc trưng tính toán lấy trực tiếp từ thí nghiệm: ktc=1,1

• ⁄ là dung trọng đẩy nổi của đất nằm phía trên đáy móng

• ⁄ là dung trọng đẩy nổi của đất nằm phía dưới đáy móng

• A, B, D là hệ số phụ thuộc vào góc ma sát trong của nền tra theo bảng 14 TCXD 45-78

Ta xem móng như móng chịu tải đúng tâm với Ntc để có kích thước ban đầu:

Áp lực móng phải đủ nhỏ để không gây vùng biến dạng dẻo quá lớn trong nền, sao cho toàn nền ứng xử như vật liệu đàn hồi:

Diện tích sơ bộ đáy móng:

∑

( ) Với Lm = 4,25 m

Chọn lại Bm = 2,8m

- Độ lệch tâm: | ̅| | |

5.2 Tính phản lực nền theo trạng thái giới hạn II:

Dựa theo TCXD 45-78 với móng chịu tải lệch tâm, ta có:

 Khả năng chịu tải tiêu chuẩn của nền:

• Độ lún: với công trình dân dụng

• Độ lún lệch tương đối với ( )

N M

Tính toán:

• ( )

•

( )

• ( ) ( )

•

5.3 Kiểm tra ổn định nền theo TTGH 1: • Hệ số an toàn cường độ: [ ]

Với áp lực đáy móng được tính với tổ hợp cơ bản của các tải thì [ ]

• Áp lực dưới đáy móng

(

)

(

)

• Sức chịu tải cực hạn tính theo công thức Terzaghi đối với móng băng sử dụng cho loại đất mềm )

Tra hệ số dựa vào bảng tra trang 50 sách “nền và móng” của thầy Lê Anh Hoàng {

Vậy: ( )

[ ] ( )

Nhận xét: Nếu tiếp tục mở rộng diện tích móng thì kích thước móng sẽ rất lớn, không phù

hợp thực tế

 đổi phương án thiết kế, sử dụng móng băng trên cọc

6 THIẾT KẾ MÓNG BĂNG TRÊN NỀN CỌC

6.1 Chọn kích thước cọc thiết kế:

• Chọn cọc 25x25 cm, bê tông M250

• Cốt thép 4 , dài 11 m, thép AII

- Chiều dài thân cọc 10,5m

- Chiều dài mũi cọc 0,5 m

6.2 Chiều sâu đặt móng thỏa mãn điều kiện móng cọc đài thấp

Tính toán chiều sâu đặt móng theo điều kiện cân bằng của tải ngang và áp lực bị động

( ) √

Trong đó: là góc ma sát trong phạm vi chiều sâu chôn móng : là dung trọng của đất trong phạm vi chiều sâu chôn móng Bm: là bề rộng móng theo phương thẳng góc với lực ngang H Giả sử chọn sơ bộ Bm = 2m ( ) √

( ) √

= 1,16 m  Chọn chiều sâu chôn móng Df = 2m ngay tại vị trí ngang mực nước ngầm thỏa điều kiện cân bằng của tải trọng ngang và áp lực bị động 6.3 Tính toán khả năng chịu tải  khả năng chịu tải theo vật liệu: ( )

• Với km = 0,7

• Ra = 280000 kPa

• Fa = 4 2,01 = 8,044 mm2 = 8,044.10-4 m2

• Rn = 11500 kPa

• Fc = 0,25 0,25 = 0,0625 m2

 Khả năng chịu tải của cọc theo chỉ tiêu đất nền TCXD 205 – 1998:

Khả năng chịu tải cực hạn:

 Khả năng chịu tải ở mũi (sử dụng phương pháp Meyerhof) ( )

Với: {

: áp lực thẳng đứng hữu hiệu mà cọc đi qua

( ) ( )

1.1.1 Khả năng bám dính xung quanh:

Với:

Với: ca là lực dính giữa cọc và đất: ( )

Chọn ca = 0,8 c (kPa) là áp lực hữu hiệu thẳng đứng đến giữa lớp đất thứ 2

là góc ma sát giữa cọc và đất: ( )

Chọn a = 0,8

Ks là hệ số áp lực ngang: ( )( )

Với nền sét: ( )

Vậy: ( )

Do cọc ép xuyên qua lớp đất yếu vào lớp đất nền tốt nên bỏ qua khả năng chịu ma sát hông của lớp đất yếu: ( )

( )

Khả năng chịu tải cực hạn:

( )

Yêu cầu: HSAT = 2 cho khả năng bám dính xung quanh HSAT = 3 cho khả năng chịu tải ở mũi - Khả năng chịu tải cho phép

( )

6.4 Tính số lượng cọc

Chọn N = 8 cọc Bố trí cọc: - Các cọc cách nhau với khoảng cách 3 lần cạnh D của cọc  Các cọc cách nhau 1 khoảng

- Tim cọc biên cách mép ngoài một khoảng bằng D = 0,25 m - Giả sử thi công xây chen nên ép cọc cách biên xây dựng 1 khoảng

Bố trí cọc như hình sau: Kiểm tra lại bề rộng Bm = 1,3 (m) có thỏa điều kiện cân bằng của tải ngang và áp lực bị động: ( ) √

( ) √

4250

125

Chiều sâu chôn móng Df = 2m vẫn thỏa điều kiện cân bằng của tải trọng ngang và áp lực

bị động

6.5 Xác định hệ số nhóm E:

- Hệ số nhóm cọc:

( ) *( ) ( )

+

Trong đó: D : đường kính cọc (m) e : khoảng cách của cọc (m) n : số cọc trên 1 hàng m : số cọc trên 1 cột (

) *

( ) ( )

+

6.6 Kiểm tra tải trọng tác dụng lên đầu cọc  Tính tải trọng tác dụng bình quân lên đầu cọc: Phản lực tác dụng lên đầu cọc:  Hợp lực ∑

 Độ lệch tâm:

 Moment ∑

∑

Phản lực tại đầu cọc thứ i: ∑

∑

- Phản lực tại hàng cọc thứ 1: (x= -1,4m) ( )

- Phản lực tại hàng cọc thứ 2: (x= - 0,6 m)

- Phản lực lớn nhất tại hàng cọc thứ 4

Ta có: (thỏa)

6.7 Kiểm tra ổn định của móng khối quy ước dưới mũi cọc

 Góc ma sát trung bình của các lớp đất theo chiều dài cọc:

 Bề dài và bề rộng móng khối quy ước:

 Bề rộng móng khối quy ước:

( ) Chiều dài móng khối quy ước:

( ) Với: B’, L’ là khoảng cách xa nhất hai biên của 2 cọc xa nhất

( )

Lc = 10,5 m là chiều dài thân cọc Vậy ( ) ( )

( ) ( )

Khối lượng móng khối quy ước tính đến độ sâu mũi cọc là Wm Tải trọng tác dụng tại đáy móng khối quy ước: ∑

Với ∑

là trọng lượng móng khối quy ước tính trên đáy đài cọc ( ) ( )

Vậy: ∑

Độ lệch tâm:

Phản lực bình quân dưới đáy móng:

Phản lực dưới móng khối quy ước: ( ) (

)

( ) (

)

 Tải trọng tiêu chuẩn dưới móng khối quy ước ngay tại mũi cọc ( )

Với :Móng băng được đặt trong lớp đất 1 có B = 1,01 > 0,5 nên chọn m1=1,1

• Giả sử công trình có kích thước chiều dài/ chiều cao (m) nên chọn m2=1

• Đặc trưng tính toán lấy trực tiếp từ thí nghiệm: ktc=1,1

• là dung trọng đẩy nổi của lớpđất nằm phía trên mũi cọc

Do cọc đi qua nhiều lớp đất nên

• là dung trọng đẩy nổi của đất nằm phía dưới mũi cọc • A, B, C là hệ số phụ thuộc vào góc ma sát trong của nền tra theo bảng 14 TCXD 45-78 {

• c = 38 kPa là lực dính đơn vị từ đáy móng trở xuống Vậy ( )

( ) ( )

Điều kiện để tính toán độ lún là

( )

6.8 Tính lún nhóm cọc: Ứng suất do trọng lượng bản thân theo độ sâu: ∑

Độ sâu z (m) 0 2 5 8 11 12 12,5 13 14 15 16

( ) 0 27,6 38,01 67,41 96,81 106,61 111,51 116,41 126,21 136,01 145,81

Ứng suất gây lún tại móng khối quy ước ở độ sâu Z = 12,5 m ( )

Phân bố ứng suất gây lún dưới đáy móng khối quy ước (z > 11m)

Modun biến dạng loại đất nằm dưới mũi cọc là: E0 = 3800 kPa

- Điều kiện kiểm tra độ lún:

∑

( ) ( ) ( )

6.9 Kết cấu móng:

 Sơ đồ tải trọng:

 Tính cốt thép cho dầm móng:

 Tính nội lực:

Do móng chịu tải lệch tâm, ta quy tổng tải trọng tập trung thành tải tập trung và moment tập trung đặt tại giữa nhịp: M0 = 113,1 kN.m có chiều moment quay từ trái qua phải (cùng chiều kim đồng hồ)

Giả thiết moment này chia đều lên 4 hàng cọc là: M1 = 113,1/4 = 28,28 (kN.m)

 Tại tiết diện A:

 Tại tiết diện B:

 Tại tiết diện C:

e= 195

A' A

N=260 kN M= 20kN.m Q

N=320kN M=27kN.m

Q

38,38 kN 57,88 kN

87,13 kN

106,63 kN

B'

A' A

N=260 kN M= 20kN.m Q= 12kN

Qy Mz

125 600

A

N=260 kN M= 20kN.m Q= 12kN

Qy Mz

125 600

C 38,38 kN

N=260 kN M= 20kN.m Q= 12kN

125

C 38,38 kN

Qy Mz

125

C 38,38 kN

57,88 kN D

1200

Qy

Mz E

A' A

N=260 kN M= 20kN.m Q= 12kN

125

C 38,38 kN

Qy Mz

600 800

57,88 kN D

A' A

N=260 kN M= 20kN.m Q= 12kN

125

C 38,38 kN

57,88 kN D

1200

Qy Mz E

87,13 kN

 Tại tiết diện F:

A' A

B B' 20

N=260 kN M= 20kN.m Q

 Tính và bố trí cốt thép:

 Chọn M = 278,73 ( kN.m) để tính và bố trí cốt thép trong bản móng

 Vật liệu: bê tông B20 (M250) có Rbt = 0,9 MPa, Rb = 11,5 MPa

Hệ số điều kiện làm việc của bê tông:

 Cốt thép AII, có cường đọ chịu kéo cốt thép dọc là Rs = 280 MPa

Hệ số điều kiện làm việc của cốt thép

Ta có : ( )

 Kiểm tra lại khả năng chịu lực của dầm móng: - Chiều dày lớp bê tông bảo vệ: a0 = 25 mm - Khoảng cách thông thủy giữa 2 lớp thép: t1 = 25 mm - Gọi G là trọng tâm nhóm cốt thép, đặt x1 là khoảng cách từ mép tiết diện dầm móng đến trọng tâm của As1 (5 ) = 1272 mm2 )

X2 là khoảng cách từ mép tiết diện dầm móng đến trọng tâm của As2 (2 ) = 509 mm2

ath tính theo công thức

Tính

( )

 ( ) ( )

Khả năng chịu lực của tiết diện dầm: [ ] ( )

[ ] (thỏa) Vậy dầm đủ khả năng chịu lực Vì chiều cao dầm móng lớn: h > 700mm  Bố trí thêm cốt giá 2

Kiểm tra khả năng chịu cắt của đà dầm móng - tính và bố trí cốt đai Chọn cốt thép làm cốt đai: , số nhánh n = 2, (thép C II), chọn khoảng cách cốt đai là 200mm

Khả năng chịu cắt của cốt đai và bê tông: √ √

Trong đó: đối với bê tông nặng Lực cắt lớn nhất tại gối B: Q = 320kN Q < => bê tông và cốt đai đủ khả năng chịu lực cắt Kiểm tra điều kiện:

Với: là môđun đàn hồi của thép, với thép C II thì

là môđun đàn hồi ban đầu của bê tông, với BT M250 thì

Ta có:

(thỏa)

 Vậy cốt đai bố trí đủ khả năng chịu lực cắt

6.10 TÍNH TOÁN NỘI LỰC BẰNG PHẦN MỀM SAP2000 V15

Trong phương pháp tính toán móng chịu uốn có xét đến ứng xử thực của đất nền Đất nền được tương đồng với một hệ vô số các lò xo đàn hồi tuyến tính

Trong móng băng trên nền cọc, ta xem độ cứng của lò xo bằng độ cứng của cọc:

Với E = 2,7 107 kN/m2 là môđun đàn hồi của bê tông M250

F = 0,0625 m2 là tiết diện mặt cắt ngang của cọc

Ltt là chiều dài tính toán của cọc

Ta có:

Lo: là chiều dài thực của cọc Lo = 11 m

là hệ số phụ thuộc vào liên kết Thiết kế đầu cọc ngàm vào trong đài móng băng

( )

 Cọc xuyên qua lớp đất yếu và ngàm vào lớp đất tốt

 Vậy cọc có 2 đầu là liên kết ngàm

Xuất kết quả phản lực của lò xo và thử dần hệ số k cho đến khi giá trị k hội tụ, khi đó phản ánh đúng sự làm việc của cọc

- Giá trị hệ số k nhập trong sap2000 ban đầu là: 613636,4 kN/m

- Giá trị hệ số k sau quá trình thử dần là: 179,13 kN/m

Kết quả tính sap2000:

Để móng đúng tâm: ̅ ̅

Chọn L = 5 m

570 1930

180

5000

A' A

N=260 kN M= 20kN.m Q=12 kN

N=320kN M=27kN.m

B B'

125

Q=12 kN

2320

Đóng cừ tràm như hình

7.2 Tính toán khả năng chịu tải

 Khả năng chịu tải của cừ tràm (cọc đơn)

 Khả năng chịu tải của cừa tràm do vật liệu:

Với là diện tích tiết diện ngang của cọc

( ) là cường độ chịu nén tính toán của cừ tràm,

Khả năng chịu tải cực hạn:

• Khả năng chịu tải ở mũi: ( ) Với:

: áp lực thẳng đứng hữu hiệu mà cọc đi qua

( ) ( )

• Khả năng bám dính xung quanh:

Với:

( ) Chọn ca = 0,8 c (kPa) Do cọc cừ tràm đi qua lớp đất yếu cắm vào lớp đất tốt nên ta bỏ qua ma sát hông của lớp đất yếu (thiên về an toàn) Ứng suất do trọng lượng bản thân đến (tính đến giữa cọc ở lớp thứ 2)

( ) ; Chọn a = 0,8

( )( )

Với nền sét, cọc ít dịch chuyển nên chọn: ( )

Vậy: ( )

Cừ tràm dài 4m, đóng vào lớp đất sét nửa cứng thứ 2 là 1 (m): Lb = 1m ( )

( )

Khả năng chịu tải cực hạn:

( )

Yêu cầu: HSAT = 2 cho khả năng bám dính xung quanh HSAT = 3 cho khả năng chịu tải ở mũi - Khả năng chịu tải cho phép

( )

Ta có: nên dùng Qa để kiểm tra tải tác dụng lên đầu cọc