Do an Nen Mong (Dai hoc xay dung)

Việc tính toán móng cọc đài thấp dựa vào các giả thuyết chủ yếu sau: Tải trọng ngang hoàn toàn do các lớp đất từ đáy đài trở lên tiếp nhận. Sức chịu tải của cọc trong móng được xác định như đối với cọc đơn đứng riêng rẽ, không kể đến ảnh hưởng của nhóm cọc. Tải trọng của công trình qua đài cọc chỉ truyền lên các cọc chứ không trực tiếp truyền lên phần đất nằm giữa các cọc tại mặt tiếp giáp với đài cọc. Khi kiểm tra cường độ của nền đất và khi xác định độ lún của móng cọc thì ta coi móng cọc như một móng khối quy ước bao gồm cọc và các phần đất giữa các cọc. Việc tính toán móng khối quy ước giống như tính toán móng nông trên nền thiên nhiên (bỏ qua ma sát ở bên móng). Giằng móng có tác dụng tiếp thu nội lực kéo xuất hiện khi nén không đều, làm tăng cường độ và độ cứng không gian của kết cấu. Tuy nhiên, khi mô hình tính

bộ môn cơ học đất - nền móng

-

 -đồ án môn học Nền và móng

Giáo viên hớng dẫn:

Sinh viên thực hiện:

M số sinh viên: 51950CTã số sinh viên: 51950CT

Lớp quản lý: 50ctCt-C

11/2014

I Tµi liÖu thiÕt kÕ:

I.1 Tµi liÖu c«ng tr×nh:

Tªn c«ng tr×nh:

§Æc ®iÓm kÕt cÊu:

KÕt cÊu nhµ khung ngang bª t«ng cèt thÐp kÕt hîp víi têng chÞu lùc

Tải trọng tính toán dới chân công trình tại cốt mặt đất:

o

tt o

I.2 Tài liệu địa chất công trình:

Phơng pháp khảo sát: Khoan lấy mẫu thí nghiệm trong phòng

Thí nghiệm hiện trờng: CPT; SPTKhu vực xây dựng, nền đất gồm 3 lớp nh sau:

, 1

) 326 , 0 1 (

1 65 , 2 1 ) 1

- Chỉ số dẻo: AW nh  W d  35 , 1 %  28 , 7 %  6 , 4 % → đất cát pha

4 , 6

7 , 28 6 , 32

Đất có tính chất xây dựng bình thờng

Lớp 2: Số hiệu 94 có các chỉ tiêu cơ lý nh sau:

Lợng cỡ hạt > 0,25mm chiếm: 13,5+29+23=65,5% > 50%  cát

Kết quả CPT: q c  8 , 5Mpa 850T/m2

Tra bảng chơng thí nghiệm hiện trờng – sách cơ đất

cát ở trạng thái chặt vừa Cát chặt vừa q c  850T/m2

e o  0 , 67

60 , 0 1 93

, 1

) 164 , 0 1 (

1 64 , 2 1 ) 1 (

164 , 0 64 , 2

1700T m

E o 

Đất có tính chất xây dựng tốt

Trong đất các cỡ hạt d(mm) chiếm (%)

0,5

0,25

0,25

0, 1

0,1

0,0 5

0,05

0,0 1

0,01

0,00 2

<

0,002

Lớp 3: Số hiệu 70 có các chỉ tiêu cơ lý nh sau:

- Hệ số rỗng tự nhiên:

803 , 0 1 94

, 1

) 286 , 0 1 (

1 72 , 2 1 ) 1

3 , 31 6 , 28

516 5

Đất có tính chất xây dựng tơng đối tốt.

Trụ Địa chất:

Hiệu số độ lún móng cột nhà dân dụng và công nghiệp:

đối với khung bằng thép và bê tông cốt thép: 0,2%

IV Chọn chiều sâu đặt móng:

Lớp 1:Đất xấu, với tải trọng công trình nh trên có thể đặt móng vào lớp 2

hm: tính từ mặt đất tới đáy móng (không kể lớp bê tông lót móng)

ở đây lớp đất yếu 1 dày 1,5m ta chọn hm=1,5m

Sơ bộ lựa chọn kích thớc móng: bxlxh=1,5x2,0x1,5m

1, Tính toán áp lực tiếp xúc dới đáy móng:

1,Do tải trọng tiêu chuẩn gây ra:

2 / 2 , 26 5 , 1 2 0 , 2 5 , 1

65 , 69

0 , 2 5 , 1

6 13 , 11 2 ,

0 , 2 5 , 1

6 13 , 11 2 ,

1 , 80

m T F

N p

tt o



2 2

0 , 2 5 , 1

6 8 , 12 70 ,

M

p

p

tt o o

0 , 2 5 , 1

6 8 , 12 70 ,



2 Kiểm tra kích thớc đáy móng:

2.1: Kiểm tra theo điều kiện sức chịu tải của nền:

Điều kiện kiểm tra: p  R

P  0 , 5     

0 , 2

5 , 1 2 , 0 1 2 , 0

5 , 1 2 , 0 1 2 , 0

2

2 81 , 5 / /

2 ,

26 T m R T m



2 2

max 37 , 33T/m 1 , 2 R 97 , 8T/m

Vậy kích thớc trên đạt về yêu cầu cờng độ

2.2.Kiểm tra theo điều kiện biến dạng của nền:

Dùng phơng pháp cộng lún từng lớp để tính độ lún tuyệt đối của móng

Với đất có kết quả nén ép - Đất dính:  

i i n

i

e

e e S

S

2 1

i i

E

h S

h i  ; ở đây móng có b=1,5m ta chia các lớp đất dày 0,3m

áp lực gây lún trung bình tại đáy móng: 2

/ 53 ,

23 T m pgl 

Vẽ biểu đồ áp lực bản thân: bti i(h  m z i)

Vẽ biểu đồ ứng suất phụ thêm: zi k o p

Kết quả tính toán ứng suất lập thành bảng sau:

tính z i (m) ( / )

2

m T

0 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5 1,8 2,1 2,4 2,6

2,67 3,25 3,83 4,41 4,98 5,57 6,14 6,72 7,30 7,69

1,33 - - - -

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,73

1 0,970 0,840 0,668 0,515 0,397 0,310 0,246 0,199 0,178

23,53

22,82 19,77 15,72 12,12 9,34 7,29 5,79 4,68 4,19

III

10 11 12 13 14

2,9 3,1 3,4 3,7 4,0

8,27 8,86 9,44 10,02 10,60

- - - -

-1,93 2,07 2,27 2,47 2,67

0,146 0,136 0,112 0,092 0,800

3,44 3,20 2,64 2,16 1,88

1.88 10.60

sơ đồ tính toán ,kiểm tra lún móng c1

23.53 2.67

22.82 3.25

19.77 3.83

15.72 12.12 4.98

9.34 5.57

7.29 6.14

5.79 6.72

4.68 7.30

10

3.44 4.41

i i

E

h S

23,18 21,30 17,75 13,92 10,73 8,32 6,54

1700 - - - -

0,0033 0,0030 0,0025 0,0020 0,0015 0,0012 0,0009

5,24 4,44

0,0007 0,0006

i i

h e

e e S

S

2 1

1 1 với e1i;e2ihệ số rỗng của đất ứng với

) 1

8,57 9,15 9,73 10,31

3,32 2,92 2,40 2,02

11,89 12,07 12,13 12,33

0,758 0,757 0,756 0,755

0,752 0,750 0,747 0,745

0,0010 0,0012 0,0015 0,0017

S1= 0,0055mS=S1+S2 2,15cm <  S  8cm (thỏa mãn)

3 Tính toán cốt thép móng:

3.1 Kiểm tra điều kiện trên tiết diện nghiêng

Giả thiết: H=50cm; a=4cm; ho=H-a=50-4=46cm

Điều kiện kiểm tra:

tb o k

Ta có: b c  2 h o  0 , 3  2 0 , 46  1 , 22 b 2m

Vậy: b tbb ch o  0 , 3  0 , 46  0 , 76m

Tính Pđt – lực chọc thủng: (hợp lực phản lực đất trong phạm vi gạch chéo)

b l p p F p

dt dt

2 max







2 min

max

0 , 2

3 , 0 0 , 2 ) 9 , 13 5 , 39 ( 9 , 13 )

l

l l p p

p

o o

o

T b

l p p

2

66 , 35 5 , 39 2

Đảm bảo điều kiện chống đâm thủng.

3.2 Tính toán cốt thép móng: (Tính toán cờng độ trên tiết diện thẳng góc)

Ta xem móng làm việc nh những bản conson bị ngàm ở tiết diện mép cột, hoặc mép tờng Tính mô men tại ngàm (Mô men lớn nhất)

Tính toán cốt thép theo phơng cạnh dài:

Mô men tại mép cột: M ng Mmax M II

b l p p

M I I ong o ng.

2

2

2 max

/ 26 , 29 0

, 2

80 , 0 0 , 2 ).

9 , 13 5 , 39 ( 9 ,

26 , 29 5 ,

50 , 16

9 ,

M F

o a

I I

Chän 1114; a=150 (F a  16 , 93cm2)

TÝnh to¸n cèt thÐp theo ph¬ng c¹nh ng¾n:

Tm l

b p

M II II ng 2 , 0 9 , 61

2

60 , 0 7 , 26 2

2 2

61 , 9

9 ,

M F

o a

II II

Chän 1112; a=200 (F a  12 , 44cm2 )

VI CÊu t¹o vµ b¶n vÏ:

CÊu t¹o mãng xem b¶n vÏ

I Tài liệu thiết kế

I.1 Tài liệu công trình

- Đặc điểm kết cấu: Nhà công nghiệp một tầng, một nhịp có cầu trục Kết cấu nhà

khung ngang BTCT toàn khối Tiết diện cột: l c b c  0 , 55  0 , 40m

- Tải trọng tính toán tại cốt 0,0

M M n

N

N

tt o tc o

tt o tc o

tt

o

tc

(n là hệ số vượt tải gần đúng có thể chọn chung n = 1,1 – 1,2 ở đây chọn n = 1,15)

Tải trọng tiêu chuẩn tại cốt 0,0:

I.2 Tài liệu địa chất:

- Phương pháp khảo sát: Khoan, kết hợp xuyên tĩnh (CPT) và xuyên tiêu chuẩn(SPT)

- Khu vực xây dựng, nền đất gồm 4 lớp có chiều dày hầu như không đổi

Lớp 1 : số hiệu 12 dày h1 = 6,4 m

Lớp 2 : số hiệu 17 dày h2 = 5,3 m

Lớp 3 : số hiệu 101 dày h3 = 2,5 m

Lớp 4 : số hiệu 61 rất dày

Lớp 1: Số hiệu 12 dày 6,4m có các chỉ tiêu cơ lý nh sau:

W

% W%nh W%d  T/m 3  độ

c Kg/

6 , 21 9 , 50

Đất có tính chất xây dựng rất kém.

Lớp 2: Số hiệu 17; dày h2 = 5,3 m có các chỉ tiêu cơ lý nh sau:

, 1

) 448 , 0 1 (

1 67 , 2 1 ) 1 (

Tính các chỉ tiêu khác:

- Chỉ số dẻo: AW nh  W d  48 , 2 %  33 , 6 %  14 , 6 % → đất sét pha

6 , 14

6 , 33 8 , 44

Đất có tính chất xây dựng kém.

L p 3: S hi u 101; h ớp 3: Số hiệu 101; h ố hiệu 101; h ệu 101; h 3 = 2,5 m; có các ch tiêu c lý c a ỉ tiêu cơ lý của đất nh ơ lý của đất nh ủa đất nh đất nh t nh sau:

Trong đất các cỡ hạt d(mm) chiếm (%)

W

q c

MP a N 60 1

56 , 0 1 ) 1 (

174 , 0 64 , 2

1860T m

E o 

§Êt cã tÝnh chÊt x©y dùng tèt

Líp 4: Sè hiÖu 61, rÊt dµy cã c¸c chØ tiªu c¬ lý nh sau:

- HÖ sè rçng tù nhiªn:

719 , 0 1 92

, 1

) 236 , 0 1 (

1 67 , 2 1 ) 1

7 , 25 6 , 23

607 5

Đất có tính chất xây dựng tơng đối tốt

Ta có kết quả trụ địa chất như sau:

NhËn xÐt chung: Lớp đất thứ nhất vµ thø 2 thuộc loại mềm yếu, lớp 3 rÊt tèt cho

x©y dung c«ng tr×nh.Líp 4 tốt nhưng ở dưới s©u

I.3 Tiªu chuÈn x©y dùng

Độ lún cho phép S gh = 8 cm Chênh lún tương đối cho phép gh

IV.1: Chọn độ chôn sâu của đáy đài:

Trong thiết kế: giả thiết tải trọng ngang do đất từ đáy đài trở lên tiếp nhận nên muốntính toán theo móng cọc đài thấp phải thoả mãn điều kiện sau:

min

7 ,

0 h

h 

h - độ chôn sâu của đáy đài

m tg

b

Q tg

h

o o

5 , 1 8 , 1

5 , 5 69 ) 2

11 45 ( )

2 45 (

Q : Tổng lực ngang theo phơng vuông góc với cạnh b của đài: Qx = 5,5 T

; : góc nội ma sát và trọng lợng thể tích đơn vị của đất từ đáy đài trở lên:

 = 110 ;  = 1,69 (T/m3)

b : bề rộng đài chọn sơ bộ b =1,5 m

0,7hmin = 0,7.1,21 =0,85m ; ở đây chọn h = 1,2 m > 0,85m

IV.2: Chọn cọc và xác định sức chịu tải của cọc:

IV.2.1 Chọn cọc:

- Tiết diện cọc 25  25 (cm) Thép dọc 4 16 AII

- Chiều dài cọc: chọn chiều sâu cọc hạ vào hết lớp 3 là 2,5m  chiều dài cọc

lc = (2,5+ 5,3+6,4) - 1,2 + 0,5 = 14,0 m

Cọc gồm 2 đoạn cọc, mỗi đoạn dài 7,0 m

IV.2.2 Sức chịu tải của cọc:

1-a S ứ c ch ị u t ả i c ủ a c ọ c theo v ậ t li ệ u:

Bê tông Mác 300 → R n  1300T/m2

Cốt thép AII: R a  28 000T/m2

PVL = m (Rb Fb + Ra Fa) Trong đó: m : hệ số điều kiện làm việc phụ thuộc loại móng và số lượng cọc trong móng, ở đây dự kiến khoảng 5ữ8 cọc nên chọn m =0,9

Sức chịu tải của cọc theo nền đất xác định theo công thức: P gh Q s Q c

sức chịu tải tính toán:

tc

gh d

i i i

+ Q c k.q cm F : sức cản ph¸ hoại của đất ở mũi cọc.

k - hệ số phụ thuộc loại đất vµ loại cọc: tra bảng cã: k = 0,5

, 2

5 , 37 58 5

Q

1

. : sức kh¸ng ma s¸t của đất ở thµnh cọc

7 , 214 2 ,



n ; chän n=9 cäc vµ bè trÝ nh sau:

IV.5 T¶i träng ph©n phèi lªn cäc.

- Theo c¸c giả thiết gần đóng coi cọc chỉ chịu tải dọc trục vµ cọc chỉ chịu nÐn hoặckÐo

+ Trọng lượng của đµi vµ đất trªn đµi:

G d F d.h m tb  2 , 9 2 , 3 1 , 2 2  15T

+ Tải trọng tiªu chuÈn t¸c dụng lªn cọc được tÝnh theo c«ng thức:

tc x tc i

y

y M n

N P

1 2

M tc

x  24 , 1 → mô men Mx tiêu chuẩn tại đáy đài

2 2

6

1

2 6 1 , 2 8 , 64m y

i

tt x

tt o oi

y

y M n

N P

1 2

Trong đó: N tt → tải trọng tính toán tại cốt 0,0

T

N tt

o  214 , 7

m T M

6

1

2 6 1 , 2 8 , 64m y

Pmax  25 , 60 ; min  19 , 10  Tất cả các cọc đều chịu nén

V Kiểm tra tổng thể đài cọc.

Giả thiết coi móng cọc là móng khối quy ước như hình vẽ:

V.1 Kiểm tra áp lực d ới đáy móng khối

- Điều kiện kiểm tra :

pqư  Rđ

pmaxqư  1,2.Rđ

- Xác định khối móng quy ước:

 Chiều cao khối móng quy ước tính từ mặt đất đến mũi cọc HM = 14,2 m.Diện tích đáy móng khối quy ớc xác định theo ct:

) 2 )(

2 (L1 Ltg B1 Ltg

B L

, 2 3 , 5 4 , 6

3 34 5 , 2 30 7 3 , 5 11 4 , 6 4

) 44 3 13 2 05 , 2 )(

44 3 13 2 65 , 2 (

m x

tg tg

- Xác định tải trọng tiêu chuẩn dưới đáy khối móng quy ước (mũi cọc):

 Diện tích đáy móng khối quy ớc:

2

16 75 , 3 35 ,

B L

F qu  qu qu  

Mô men chống uốn Wx của F qu là:

3

2 12 6

35 , 4 75 , 3

m

+ Tải trọng thẳng đứng tại đáy móng khối quy ớc:

T h

F

N tc  qu. qu  186 , 7  2 ( 16 14 , 2 )  641





+ Mô men Mx tiêu chuẩn tại đáy đài :

m T M

ox tc

x   24 , 1

12

1 , 24 16

641

m T

1 , 24 16

641



2 /

s

gh d

F

N c S N q S N B S F

3 3 2 2 1

5 , 2 3 , 5 4 , 6

5 , 2 95 , 1 3 , 5 75 , 1 4 , 6 69 , 1

m T h

h h

h h

35 , 4

75 , 3 2 , 0 1 2

, 0

75 , 3 2 , 0 1 2

, 0

s

gh d

F

N c S N q S N B S F

P

Lớp 3 có  =22010 tra bảng ta có: N =7,2 ; Nq = 9,5 ; Nc = 21,8

2 / 5 , 40 3

6 , 121 3

8 , 22 7 , 2 17 , 1 5 , 10 2 , 1 69 , 1 0 , 1 2 , 8 75 , 3 92 , 1 83 , 0 5 , 0

m T

Ta có: tb  40T/m2 R d  40 , 5T /m2

 Nh vậy đất nền dới đáy móng khối quy ớc đủ khả năng chịu lực

V.2 Kiểm tra lún cho móng cọc:

-ứng suất bản thân tại đáy khối móng quy ớc:

2 3

1

/ 0 , 25 5 , 2 95 , 1 3 , 5 75 , 1 4 , 6 69 , 1

bt tb

gl       



Độ lún của móng cọc đợc tính toán nh sau:

gl o

p b E

S 1 .

2 0

 Thỏa mãn điều kiện độ lún

V.3 Tính toán kiểm tra cọc

Khi vận chuyển cọc: tải trọng phân bố q =  F.n

28000 22 , 0 9 , 0

362 , 0

9

,

M F

a o

Cốt thép dọc chịu mô men uốn của cọc là 2  16 (F a  4cm2 )

 cọc đủ khả năng chịu tải khi vận chuyển, cẩu lắp

2

Thép móc cẩu chọn loại A-I ( thép A-I có độ dẻo cao, tránh gãy khi cẩu lắp)

'

305 , 0 23000

761 , 0

cm R

F F

Tính toán cờng độ trên tiết diện nghiêng theo lực cắt

Tính toán đài chịu uốn

P P P P P P P

1, 2 các hệ số đợc xác định nh sau:

0 , 2 ) 80 , 0

7 , 0 ( 1 5 , 1 ) ( 1 5

7 , 0 ( 1 5 , 1 ) ( 1 5

h0 - Chiều cao làm việc của đài h0 = 0,7m

- C1, C2 – khoảng cách trên mặt bằng từ mép cột đến mép của đáy tháp

đâm thủng: C1 =0,80; C2 = 0,575

P cdt  2 , 0 ( 0 , 40  0 , 575 )  2 , 36 ( 0 , 55  0 , 80 ) 0 , 7 88  316

Vậy: P dt  191T P cdt  316T

 Chiều cao đài thỏa mãn điều kiện chống đâm thủng

V.4.2Tính c ờng độ trên tiết diện nghiêng theo lực cắt:

Q 

Q- tổng phản lực của các cọc nằm ngoài tiết diện nghiêng:

T P

P P

Q 03  06  09  3 27 , 7  83

 - hệ số không thứ nguyên

2 1

7 ,

C  1  0 , 80

93 , 0 8 , 0

7 , 0 1 7 , 0

h b T

Q 83   o. k  132

 thỏa mãn điều kiện phá hỏng trên tiết diện nghiêng theo lực cắt

Kết luận: chiều cao đài thỏa mãn điều kiện đâm thủng của cột và cờng độ trên tiết

diện nghiêng

V.4.3 Tính toán đài chịu uốn: (Tính toán cờng độ trên tiết diện thẳng góc)

Ta xem đài làm việc nh những bản conson bị ngàm ở tiết diện mép cột, hoặc mép ờng Tính mô men tại ngàm (Mô men lớn nhất)

M

9 ,

28000 7 , 0 9 , 0

5 , 66

9 ,

28000 7 , 0 9 , 0

75 , 40

6 , 22

a

h L F

 bè trÝ cèt thÐp víi kho¶ng c¸ch nh trªn cã thÓ coi lµ hîp lý.

VI CÊu t¹o vµ b¶n vÏ:

CÊu t¹o mãng xem b¶n vÏ