Thiết kế móng cho một tường nhà công nghiệp kích thước 1x30m trọng lượng tường là PITC = 28 (tm) trọng lượng cầu chạy và vật treo P2TC = 7(t m)

Bộ mơn:Địa Chất Cơng Trình - Đồ án:Cơ Học Đất – Nền Móng MỞ ĐẦU Kinh tế xã hội ngày phát triển, kéo theo phát triển hàng loạt cơng trình xây dựng mọc lên để làm sở hạ tầng phục vụ cho trình sản xuất Đối với cơng trình xây dựng,việc tính tốn thiết kế móng bên khơng phần quan trọng so với tính tốn thiết kế cấu trúc bên cơng trình.Bởi lẽ móng có ổn định cơng trình bên tồn hoạt động an tồn Sau học mơn “ móng”, nhà trường giao cho em thiết kế đồ án môn học nhằm giúp chúng em hiểu rõ việc thiết kế móng cơng trình, điều kiện làm việc đất nền, đề phương án tính tốn, thiết kế xử lý Nền-Móng đảm bảo yêu cầu mặt kỹ thuật đảm bảo tính kinh tế Đây tác phẩm đầu tay nên khơng tránh khỏi thiếu xót, em mong thầy cơ, bạn đọc đóng góp ý kiến để đồ án em oàn thiện Trong trình làm đồ án em hướng dẫn tận tình thầy Nguyễn Hồng, ý kiến thầy giúp em nhiều trơng q trình làm đồ án mơn học Em xin chân thành cảm ơn thầy Hà Nội tháng 11-2008 Sinh viên thực PHẠM ĐỨC THÀNH Phạm Đức Thành - Xây Dựng Cơng Trình Ngầm & Mỏ K51 -1- Bộ mơn:Địa Chất Cơng Trình - Đồ án:Cơ Học Đất – Nền Móng Néi dung vµ nhiƯm vơ : Cho tờng nhà công nghiệp kích thớc 1x30m (Hình II.1) Trọng lợng tờng PITC = 28 (T/m) Trọng lợng cầu chạy vật treo P2TC = 7(T/ m) Tờng đặt đất gồm lớp: ã Lớp 1: Cát pha, dày 3m; ã Lớp 2: Sét pha, dày 3m; • Lớp 3: Sét dày vơ tận; NhiƯm vơ thiÕt kÕ : ThiÕt kÕ mãng díi têng nhµ công nghiệp Xây dựng đờng ứng suất nén ép thẳng đứng dới đáy móng : z = 0,5 kG/cm2 ; бz = 0,2 kG/cm2 Xác định tải trọng giới hạn đất dới đáy móng theo giả thiết đất bán không gian biến dạng tuyến tính Tính toán vÏ biĨu bå ®é lón cđa nỊn ®Êt díi mãng theo thêi gian Líp K lg thĨ tÝch tn w Cát pha (T/ m) K Độ lg ẩm riêng s (T/ m) 1,86 2,70 Hệ số rỗng ứng víi c¸c cÊp ¸p lùc P = 1;2;3;4 kG/cm2 W ε1 (%) 25 ε2 ε3 0,74 O,71 0,69 Gãc ma sát Lực dính kết Hệ số rỗng Hệ số nÐn lón HƯ sè thÊm ε4 φ (®é) C (kG/ cm²) ε0 a1-2 (cm²/ kG) K (cm/s) 0,68 20 0,16 8,0.10 SÐt pha 1,78 0,78 0,031 SÐt 1,82 0,78 0,0214 0,8.10-7 1,8.10 −6 Phạm Đức Thành - Xây Dựng Cơng Trình Ngầm & Mỏ K51 -2- Bộ mơn:Địa Chất Cơng Trình - Đồ án:Cơ Học Đất – Nền Móng c¸t pha sÐt pha sÐt NỘI DUNG CHÍNH Phạm Đức Thành - Xây Dựng Cơng Trình Ngầm & Mỏ K51 -3- Bộ mơn:Địa Chất Cơng Trình - Đồ án:Cơ Học Đất – Nền Móng I, Thiết kế móng: 1,Chọn chiều sâu đặt móng: Theo yêu cầu đồ án, ta cần thiết kế móng tường nhà cơng nghiệp có kích thước 1x30 m, có tải trọng vừa, đất có lớp, lớp có khả chịu tải tốt, nên ta chọn móng băng, móng cứng hữu hạn, độ sâu đặt móng 1,5 m 2, Xác định chiều rộng móng: Chiều rộng móng b xác định theo công thức: b + k1 b − k = (II.1) Với : k1 = M 1h + M c γw − M3 βγ m h mγ w PH k2 = M mγ w cot gϕ + ϕ M1 = +2 0.25π (1) (2) M2 = cotgφ M3 = M1- Trong đó: φ= 20 (độ) => tra bảng ta tìm được: M1=5,94 M2=10,99 M3= 1,94; c = 0,16(kG/cm²) γw = 1,86 T/m³ ) h=1,5 m Lấy βγm = 2,1 (T / m3) m = m1.m2/ktc (với m=1) PH = P1tc + Ptc2=35(T/m) Thay số vào (1) (2) ta được: K1=15; K2 =36,5 thay vào pt (II.1) ta chiều rộng móng là: b=2,13 m Do chị tải trọng lệch tâm nên ta chọn b=4m Phạm Đức Thành - Xây Dựng Cơng Trình Ngầm & Mỏ K51 -4- Bộ mơn:Địa Chất Cơng Trình - Đồ án:Cơ Học Đất – Nền Móng +, Kiểm tra: Do móng có độ cứng hữu hạn nên chiều rộng móng phải thỏa mãn điều kiện sau: b ≥ bgh = bt + 2.hm.tg α gh Trong đó: bt=1: chiều rộng tường hm: chiều dày móng Theo lý thuyết ta có bê tơng hay bê tơng cốt thép tg α gh =1; Do móng móng cứng hữu hạn nên ta có: ≤ tg α tk ≤ ⇔ ≤ b − bt ≤ ⇔ 0,6 ≤ hm ≤ 1,3(m) 2hm Chọn hm=0,75m suy bgh=2,5m Như b=4m phù hợp +, Xác định sức chịu tải đất: Trong tính toán thiết kế công trình , tính theo trạng thái giới hạn trạng thái giới hạn thứ (theo sức chịu tải ,cờng độ ổn định) trạng thái giới hạn thứ (theo biến dạng lún) - Sức chịu tải đợc tính theo công thức R tc = m.(A.b+B.h) w + C.D Tra b¶ng ta cã : A=0,51; B=3,06; D=5,66 có C=0,16; Thay số vào ta có: R tc = 13,24 (T/m2) +, Tính toán kiểm tra kích thíc mãng: Diện tích đáy móng phải thỏa mãn: P tc F> tc R − γ tb h Trong ®ã : F - Diện tích đáy móng Ptc - Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên đáy móng Rtc - áp lực tiêu chuẩn tb = 2.1 (T/m3) Phạm Đức Thành - Xây Dựng Cơng Trình Ngầm & Mỏ K51 -5- Bộ mơn:Địa Chất Cơng Trình - Đồ án:Cơ Học Đất – Nền Móng 35 = 3,46 (m2 ) 13, 24 − 2,1.1,5 Theo tÝnh to¸n F= a.b = 1.4 = 4>3,46 (m2) Vậy F thoả mÃn điều kiện F= P tc F> tc R − γ tb h 3, Tính tốn cấu tạo móng: Xét cho 1m chiều dài móng Lực tác dụng lên tường lệch tâm nên ta cần xác định ứng suất lớn bé mép móng: σ tc ∑P max = σ tc = σ tc tb = tc +G F ∑ P tc + G F ∑P +G M tc ≤ 1,2.R tc W + − M tc ≥0 W tc F ≤ R tc Với: Σ Ptc = Ptc1 + P2tc = 35 (T/m) G = b.h γtb = 12,6 (T/m) F = b.a = (m2 ) Mtc = P2tc 0,4 = 2,8 (T.m) = 2,67 ( m3) a.b W = Thay số vào ta được: σ tc max = 12,9 < 1,2 R tc = 15,88 ( T/m2 ) σ tc =10,8 > ( T/m2 ) σ tc tb = 11,9 < R tc = 13,24 ( T/m2 ) Như đất hoàn toàn đảm bảo Khả chịu lc Tính toán bố trí cốt thép vào móng : Do có phản lực làm việc móng uèn quanh mÐp têng Do ®ã ta Phạm Đức Thành - Xây Dựng Cơng Trình Ngầm & Mỏ K51 -6- Bộ mơn:Địa Chất Cơng Trình - Đồ án:Cơ Học Đất Nn Múng phải tính toán chiều dày bê tông lợng bê tông để chống lại lực cắt Q mômen uốn M móng Tớnh toỏn chiu dày bê tông: ∑P ho ≥ 2.( a c + bc ).m.Rcp Trong đó: m-lµ hƯ sè lµm viƯc cđa bê tông m=0,9; Rcp : Cng khỏng ct ca bê tơng Ta chọn mác bê tơng =200 thì: Rn = 900 (T/m2) suy Rcp =0,18.900=162; ∑P = ∑P tc n n- hệ số vợt tải , n = (1,1 ÷1,2) chän n=1,2 ∑ P = 35.1,2 = 42 (T/m) ac – chiỊu réng cđa têng = m bc chiều dài móng (lấy 1m đơn vị chiỊu dµi ) h0 ≥ VËy ∑P 2.( a c + bc ).m.Rcp = 0,072(m)= 7,2(cm) Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ 4cm=> chiều dày lớp bê tơng theo tính tốn là: h0 = hm -0,04= 0,75-0,04=0,71(m) => tha +,Tính toán số lợng cốt thép : Số lợng cốt thép bố trí vào móng cho móng đủ sức chống lại mômen uốn phản lực gây mép móng : F a= Ma m.ma Ra h0 Fb = Mb m.ma Ra h0 Trong ®ã : Phạm Đức Thành - Xây Dựng Công Trình Ngầm & Mỏ K51 -7- Bộ mơn:Địa Chất Cơng Trình - Đồ án:Cơ Học Đất – Nền Móng ma hệ số liên quan đến đồng đất đá ma=(0,9 ữ1,0) chọn ma=0.9 Ra: cờng độ chịu kéo cốt thép; phụ thuộc vào chất lợng thép công trình.(theo trạng thái giới hạn) Chọn loại thÐp CT0 ⇒ Ra=1800(kg/cm2) = 18000(T/m2) Do mãng chØ chÞu tải trọng lệch tâm theo phơng a tính mômen uốn Ma Còn mômen uốn theo phơng b coi nh b»ng kh«ng Ta có: Ma = σ +σi ( a − ac ) (2b + bc )( max ) 24 (1) σ i : ứng súât tiêu chuẩn mép tờng có phía max σ i = σ + (σ max − σ ).(1 − tgα tk = Có: hm tgα tk ) a (2) b − bt −1 = =2 2hm 2.0, 75 Với : b- chiÒu réng mãng bt- chiều rộng tờng hm- chiều dày móng Mặt khác σ σ Thay a =4 m vµ max P =∑ P = ∑ tc n + G F tc n + G F tg α tk = , σ max M tc n = 12,9 (T/m2) + W M tc n = 10,8 (T/m2) − W ,σ vào biểu thức (2) ta đợc Phạm Đức Thành - Xây Dựng Cơng Trình Ngầm & Mỏ K51 -8- Bộ mơn:Địa Chất Cơng Trình σ i = 12,1 Thay - Đồ án:Cơ Học Đất – Nền Móng (T/m2) σ i , b vµ bc ,a vµ ac vµo biĨu thøc (1) Ma = 14 (T.m) VËy tỉng diƯn tÝch tiÕt diện ngang thép đợc bố trí vào công trình lµ: Fa= 13,5.10-4 (m2) = 13,5 (cm2) Chän thÐp cã đờng kính 15(mm) Số thép cho đơn vị chiều dài : n = Fa = (thanh) fa Có chiều rộng tường 30m Theo thiết kế chiều dài móng phải lớn chiều dài tường tối thiểu 2m Suy ta có chiều dài móng là: L=30+2=32 (m) Tổng số cốt thép móng : N= na.L=8.32=256 ( thanh) Khoảng cách cốt thép là: C= L − 2e N −1 Ở đây: N=L.n L- chiều dài móng; e-bề dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép, e =2->4 cm Suy ra: C= L − 2e =0,16(m) = 16(cm) N −1 §Ĩ bê tông cốt thép làm việc đồng thời cốt thép chịu lực phải có khoảng cách 15(cm) Ca ≤ 20 (cm) => khoảng cách cốt thép thỏa mãn điều kiện Phạm Đức Thành - Xây Dựng Cơng Trình Ngầm & Mỏ K51 -9- Bộ mơn:Địa Chất Cơng Trình - Đồ án:Cơ Học Đất – Nền Múng Cu to ca múng: II.Xây dựng đờng ứng suất nén ép thẳng đứng dới đáy móng: Cho: z = 0.5 (kg/cm2) 0.2 (kg/cm2) Để xây dựng đờng ứng suất ta chia đất dới đáy móng thành ô vuông, kích thớc tùy ý, tính z cac điểm mắt lới ghi giá trị vào mắt lới Để đơn giản ta coi tải trọng phân bố với: +n z = m = σ H = P =11,85 (T/m ) [víi σ max =12,9 ; σ =10,8 (T/m2) ] Sau nối điểm có ứng suất lại thành đờng cong Ta cú th xõy dng cỏc đường ứng suất cách sau: Phạm Đức Thành - Xây Dựng Cơng Trình Ngầm & Mỏ K51 - 10 - Bộ mơn:Địa Chất Cơng Trình - Đồ án:Cơ Học Đất – Nền Móng Víi σ z = k.Pgl th× ta cã nhËn xÐt sau : + theo gi¶ thuyÕt cã σ z = 0.5( kg / cm ) 0.2(kg/cm2) + theo tính toán có H =11,85(T/m2)=1,185(kg/cm2) Nh vËy víi σ z vµ σ H = P số nên ta tìm dợc cụ thể k Từ ta tìm đợc xác độ sâu xác vùng có ứng suất Sau ta nối điểm có ứng suất độ sâu tơng ứng Pgl = P - γ h = 11,85 - 1,86.1,5 = 9,06 (T/m2)=0,906(Kg/cm2) +) Víi σ z = 0.5( KG / cm ) K= σz 0,5 K= = 0,55 Pgl 0,906 øng víi k = 0,55 ta sÏ cã cặp nghiệm tơng ứng sau : 1) y = →y = b 2) y = 0.25 → y = 1(m) b 3) y = 0.5 → y = 2.0 (m) b z = → z = 4(m) b z = 0,3 → z = 1, 2( m) b , , z = 0,125 → z = 0,5( m) b , +) Víi σ z = 0.2( KG / cm ) K= σz 0, = = 0, 22 σ gl 0,906 Ứng víi k = 0.22 ta có cặp nghiệm tơng ứng sau : z y 1) = → y = , = 2,5 → z = 10( m) b b z y 2) = 0.25 → y = 1.0(m) , = 2,5 → z = 10( m) b b 3) y = 0.5 → y = 2.0 (m) b , z = 2,875 → z = 11,5( m) b Phạm Đức Thành - Xây Dựng Cơng Trình Ngầm & Mỏ K51 - 11 - Bộ mơn:Địa Chất Cơng Trình - Đồ án:Cơ Học Đất – Nền Móng III, Xác định tải trọng giới hạn đất đáy móng theo giả thiết đất bán không gian biến dạng tuyến tính: γ (Τ/ m3 h (m) ϕ (rad) tgϕ cotgϕ c(T/m2) Phạm Đức Thành - Xây Dựng Công Trình Ngầm & Mỏ K51 - 12 - Bộ mơn:Địa Chất Cơng Trình 1,86 - 1,5 Đồ án:Cơ Học Đất – Nền Móng 0,34 0,35 2,82 1,6 Theo cơng thức Maxlop ta có: Pgh =  c   3.14 γ  btg ϕ + h + γtg ϕ   γh + =21,47 (T/m2) cot gϕ + ϕ − 1,57 Theo công thức Purunovski: cot gϕ + ϕ + 3,14 3,14.c cot gϕ P0 = γ h + = 19,96(T/m2) cot gϕ + ϕ − 1,57 cot gϕ + ϕ − 1,57 Theo Iaropolxki: Pgh = b  c  3,14 ϕ  3,14γ  cot g  −  + h + cot gϕ  2 γ  2  = 27,6(T/m2) γh + cot gϕ + ϕ − 1.57 Theo công thức: Rtc = m(A bγ+ B hγtb ) + c.D =13,24(T/m2) Purunovski 19,96(T/m2) Rtc 13,24(T/m2) Maxlop 21,47 (T/m2) Iaropolxki 27,6(T/m2) Kết Luận: +, So sánh công thức ta thấy Rtc nhỏ so với Maxlop Iaropolxki Purunovski IV, Tính tốn vẽ biểu đồ độ nún đất móng theo thời gian: a)Tính độ lún cuối tâm móng: Độ lỗ rỗng ban đầu: e0 = ∆(1+ 0.01W ) -1 γw Phạm Đức Thành - Xây Dựng Cơng Trình Ngầm & Mỏ K51 - 13 - Bộ môn:Địa Chất Cơng Trình Trong đó: - Đồ án:Cơ Học Đất – Nền Móng ∆=2,70 (T/m2) γw =1,86( T/m2) W=25(độ) Thay số vào ta có: e0 =0,88 Stt Pi (t) ei 0.88 0.74 0.71 0.69 0.68 +)Xác định hệ số nén lún a lớp cát pha: P1 = σ zbt = 1,86.1,5 = 2, 79(T / m ) = 0, 279( KG / cm ) Phạm Đức Thành - Xây Dựng Cơng Trình Ngầm & Mỏ K51 - 14 - Bộ mơn:Địa Chất Cơng Trình P2 = σHtb + σzbt = (σ max - +σ Đồ án:Cơ Học Đất – Nền Móng ) + σzbt= (12,9+10,8)+2,79 =14,64 (T/m2) =1,464(KG/ cm2) Từ ta có: a1 = e1 − e2 0, 74 − 0, 71 = = 0, 025(cm / Kg ) P2 − P1 1, 464 − 0, 279 +)Độ lún cuối xác định công thức: S∞ =ao m.hs.Pgl -Xác định chiều dày”lớp tương đương” chiều dày chịu nén: hs = A.ωo.b Với : l 32 = = ; µ = 0.3 b Tra bảng ta tìm A.ωo =2,94 Do đó: hs = 2,94.4=11,76 (m) H=2 hs =2.11,76=23,52(m) Có: Pgl = P - γτβh =35 - 2,1.1,5=31,85(T/m2)=3,185(KG/cm2) -Xác định hệ số nén nún rút đổi trung bình: Σa oi hi z i 2hs2 ao m = c¸t pha sÐt pha sÐt ai(cm2/KG) 0,025 0.0319 0.0214 ei a0i(cm2/KG) 0.88 0.013 0.78 0.018 0.78 0.012 hi (m) 3 17,52 zi (m) aom(cm2/KG) 22,02 0.0246 19,02 8,76 S∞(m) Với: aoi= + ei ; ao m = Σa oi hi z i 2hs2 b)Tính lún theo thời gian: km H a om γ n h Σ i Phạm Đức Thành - Xâyk iDựng Cơng Trình Ngầm & Mỏ K51 - 15 - 0,172 Bộ môn:Địa Chất Công Trình Có: Km = ; Đồ án:Cơ Học Đất – Nền Móng Cvm = Với: K m : Hệ số thấm đất γ n =1g/ cm3 =0,001(kg/ cm3 ) Cvm: Hệ số cố kết Thay số vào ta có bảng số liệu sau: c¸t pha sÐt pha sÐt hi (m) ki (cm/s) H (m)=2hs K m (cm/s) Cvm (cm2/năm) 3 17,52 8,0.10-5 1,8.10-6 0,8 10-7 23.52 1,34.10-7 51524,24 Vì hệ số giảm dần theo chiều sâu nên ta chọn sơ đồ 2: với h=H=23,52(m) Ta có: 3.14 N2 = C vm t 4h Trong đó: t- Thời gian N2 – Nhân cố kết Thay số liệu vào biểu thức ta có: N2 =0,22.t => t= 4,54 N2 Ta có bảng giá trị: STT φt 0.1 0.25 0.5 0.75 0.9 0.95 N2 0.005 0.040 0.29 0.88 1,771 2,540 t (năm) 0,022 0,18 1,32 3,99 8,04 11,53 St =φt S∞ (cm) 1,72 4,3 8,6 12,9 15,48 16,34 Phạm Đức Thành - Xây Dựng Cơng Trình Ngầm & Mỏ K51 - 16 - Bộ mơn:Địa Chất Cơng Trình - Đồ án:Cơ Học Đất – Nền Móng Biểu đồ lún theo thời gian: KẾT LUẬN Phạm Đức Thành - Xây Dựng Cơng Trình Ngầm & Mỏ K51 - 17 - Bộ môn:Địa Chất Công Trình - Đồ án:Cơ Học Đất – Nền Móng Đồ án trình bày cách thức thiết kế móng tường nhà công nghiệp, xây dựng đường ứng suất nén ép thẳng đứng đáy móng, xác định tải trọng giới hạn đất đáy móng theo giả thiết đất bán không gian biến dạnh tuyến tính, tính tốn vẽ biểu đồ độ lún đất móng theo thời gian Qua q trình làm đồ án mơn học Nền Móng, em học điều bổ ích cho cơng việc sau cách thiết kế móng, tính tốn cốt thép,…Vì trình độ cịn hạn chế nên đồ án em cịn nhiều thiếu sót! Em mong góp ý thầy giáo bạn để đồ án em hoàn thiện HÀ NỘI THÁNG 11 NĂM 2008 Sinh Viên Thực Hiện PHẠM ĐỨC THÀNH Phạm Đức Thành - Xây Dựng Cơng Trình Ngầm & Mỏ K51 - 18 - ... án:Cơ Học Đất – Nền Móng Néi dung vµ nhiƯm vơ : Cho tờng nhà công nghiệp kích thớc 1x30m (Hình II.1) Trọng lợng tờng PITC = 28 (T /m) Trọng lợng cầu chạy vật treo P2TC = 7(T/ m) Tờng đặt đất gồm... 0.25 → y = 1 (m) b 3) y = 0.5 → y = 2.0 (m) b z = → z = 4 (m) b z = 0,3 → z = 1, 2( m) b , , z = 0,125 → z = 0,5( m) b , +) Víi σ z = 0.2( KG / cm ) K= σz 0, = = 0, 22 σ gl 0,906 Ứng víi k = 0.22... (T /m) G = b.h γtb = 12,6 (T /m) F = b.a = (m2 ) Mtc = P2tc 0,4 = 2,8 (T .m) = 2,67 ( m3) a.b W = Thay số vào ta được: σ tc max = 12,9 < 1,2 R tc = 15,88 ( T/m2 ) σ tc =1 0,8 > ( T/m2 ) σ tc tb =