BÀI TẬP LỚN NỀN MÓNG Cho một móng bè như hình vẽ có chiều dài L=21m, bề rộng 1.3m, gồm có 2 loại chân cột: C1(500x500), 14 cái; cột C2(650x650), 6 cái. Chiều cao công trình 27.2m tính từ mặt đất. Tải trọng gió lấy theo TCVN 27371995: Wo=83 kGcm2; n=1.15.
BÀI TẬP LỚN NỀN MÓNG GVHD: Bài 1: 500 Cho móng bè hình vẽ có chiều dài L=21m, bề rộng 1.3m, gồm có loại chân cột: C1(500x500), 14 cái; cột C2(650x650), Chiều cao cơng trình 27.2m tính từ mặt đất Tải trọng gió lấy theo TCVN 2737-1995: Wo=83 kG/cm2; n=1.15 C1 C1 C1 C1 C2 C2 C1 C1 C2 C2 C1 C1 C2 C2 C1 C1 C1 C1 C1 500 5000 5000 5000 5000 C1 500 SV: STT: 76 4000 4000 4000 500 Page BÀI TẬP LỚN NỀN MÓNG GVHD: Cho tầng, tầng cao 3.4m, cơng trình khơng có tầng hầm Địa chất lấy sau: Lớp đất số 1: Đây lớp cát mịn lẫn đất bột màu nâu vàng, trạng thái chặt vừa, chiều dày khoảng 1.5m, ɣω=1.8 g/cm3, ɣtrên=1.7 g/cm3 Lớp đất số 2: Cát pha sét, màu nâu vàng, trạng thái dẻo cứng, loại đất tốt, dày 2.6m, có tính chất lý đặc trưng sau: - Độ ẩm: W=20.4% - Dung trọng tự nhiên: ɣω=1.904 g/cm3 - Lực dính đơn vị: C=0.79 g/cm3 - Góc ma sát trong: φ=18055’ - Modun biến dạng đất: E2=1198.15 T/m2 Lớp đất số 3: Đây lớp sét pha cát, màu vàng đốm nâu đỏ xám trắng, trạng thái dẻo cứng, loại đất tốt, dày 3.1m, có tính chất lý đặc trưng sau: - Độ ẩm: W=23.5% - Dung trọng tự nhiên: ɣω=1.923 g/cm3 - Lực dính đơn vị: C=1.5 g/cm3 - Góc ma sát trong: φ=12044’ - Modun biến dạng đất: E2=1213.79 T/m2 Lớp đất số 4C: Cát vừa lẫn bột, màu xám trắng, trạng thái chặt vừa, loại đất tốt, chiều dày 2.3m, có tính chất lý đặc trưng sau: - Độ ẩm: W=22.2% - Dung trọng tự nhiên: ɣω=1.928 g/cm3 - Lực dính đơn vị: C=0.31 g/cm3 - Góc ma sát trong: φ=2907’ - Modun biến dạng đất: E2=1298.48 T/m2 Lớp đất số 5: Sét lẫn bột, màu nâu đỏ, vàng trắng đốm vàng, màu vàng nhạt đỏ, nâu nhạt, vàng trắng màu vàng nhạt vân trắng, trạng thái nửa cứng, dày 16.5m, có tính chất lý đặc trưng sau: - Độ ẩm: W=28.1% - Dung trọng tự nhiên: ɣω=1.932 g/cm3 - Lực dính đơn vị: C=3.7 g/cm3 SV: STT: 76 Page BÀI TẬP LỚN NỀN MĨNG GVHD: - Góc ma sát trong: φ=15039’ - Modun biến dạng đất: E2=1562.1 T/m2 Mực nước ngầm độ sâu -0.5m, hệ số vượt tải n=1.15 1) Xác định tổ hợp lực cột, tính độ lệch tâm ex, ey 2) Xác định áp lực đáy móng chân cột 3) Tính Rtc đất (có kể mực nước ngầm) 4) Kiểm tra đẩy móng q trình thi cơng móng (tính trọng lượng móng, tính lực đẩy (so sánh) ) 5) Kiểm tra ổn định lật 6) Kiểm tra ổn định trượt 7) Kiểm tra lún tâm móng, cho biết [S]gh=10 cm 8) Kiểm tra độ lún lệch góc móng, cho biết igh=2% 9) Kiểm tra chiều dày móng chọc thủng 10) Vẽ biểu đồ lực cắt, biểu đồ momen cho dãy bản, tính theo phương x, phương y (móng băng) 11) Tính bố trí cốt thép cho móng (vẽ A3) Cho biết: Vật liệu bê tông mác 300; cốt thép AII; tải trọng: cột góc 376 tấn, cột biên 426 tấn, cột 576 Bài 2: Cho móng nơng đơn có kích thước đáy móng b=2m, l=6m, l1=1m, l2=2m, chiều sâu chơn móng 1.5m chịu tải trọng tác dụng N1tt=400kN, M1tt=50kN.m, H1tt=30kN, N2tt=800kN, M2tt=100kN, H2tt=50kN hình vẽ Cho trọng lượng trung bình bê tơng, móng đất phủ móng 22kN/m3, mực nước ngầm cách mặt đất tự nhiên 1.5m Nền đất gồm lớp có tiêu học vật lý sau đây: Lớp đất 1: dày 4m, ɣII=17kN/m3, CII=26kN/m2, φII=240, tỷ trọng hạt Δ=2.7 hệ số rỗng e=0.7, ɣsat=20kN/, ɣII=17kN/m3, CII=26kN/m2, φII=240, tỷ trọng hạt Δ=2.7 hệ số rỗng e=0.7, ɣsat=20kN/m3 Lớp đất 2: dày, ɣIIbh=16kN/m3, CII=12kN/m2, φII=120, tỷ trọng hạt Δ=2.68 hệ số rỗng e=0.9 Cho phép lấy m1m2 =1, dung trọng nước ɣII=10kN/m3 k a, Hãy kiểm tra điều kiện Ptb≤Rtc, Pmax≤1.2 Rtc (Vẽ biểu đồ áp lực đáy móng) b, Hãy kiểm tra điều kiện ổn định lớp đất số 2: σzbt + σzp ≤ Rdy = RIItc (mặt lớp đất yếu) SV: STT: 76 Page BÀI TẬP LỚN NỀN MÓNG GVHD: (Vẽ biểu đồ ứng suất thân, ứng suất gây lún đáy móng) C, Vẽ sơ đồ tính cốt thép biểu đồ momen áp lực đáy móng Biết bê tơng mác 200, thép AII tt tt N N tt M tt H H tt M tt 2 h p p max p p b p e x l l l l M 1-2 M M SV: STT: 76 M x M Page BÀI TẬP LỚN NỀN MÓNG GVHD: Bài 1: 1) Xác định tổ hợp lực cột, tính độ lệch tâm ex, ey Chọn chiều dày móng h = 1,2m chiều sâu chơn móng hm = 2.5 m Tải trọng đứng chân cột : KHUNG TRỤC 1, 2, 3, TRỤC A, D 374 T 424 T TRỤC B, C 424 T 574 T N = 4×376 + 4×426 + 6×426 + 6×576 = 9220T Trọng lượng móng : Gbm = n×Fbm×h×ɣbt = 1,15×13×21×1,2×2,5 = 941,85T Trọng lượng khối đất đắp móng : Gđ = n×(hm h)×b×l×ɣ = 1,15×(2 1,2)×13×2l×1,904 = 597,76T Tổng tải thẳng đứng đặt lên đáy móng bè : Ntt = N + Gbm + Gđ = 9220 + 941,85 + 597,76 = 10759,61 T Ntc = Ntt 𝑛 = 10759,61 1,15 = 9356,18 T Tải trọng gió theo phương x : Hoxtc = l’×Hct×W0 = 20×27,2×83 = 45152kG = 45,152T Moxtc = Hoxtc.(Hct/2 + hm) = 45,152.(27,2/2+2 ) = 704,37 T.m Tải trọng gió theo phương y : Hoytc = b’×Hct×W0 = 12×27,2×83 = 27091kG = 27,091T Moytc = Hoytc.(Hct/2 + hm) = 27,091.(27,2/2 + ) = 422,62 T.m Độ lệch tâm móng : ex = Moxtc/Ntc = 704,37 /9356,18 = 0,075 m ey = Moytc/Ntc = 422,62 /9356,18 = 0,045 m 2) Xác định áp lực đáy móng chân cột Áp lực đáy móng chân cột : Ptbtc = Ntc/F= 9356,18 /(13 x21) = 34,27 T/m2 N tc M ox tc y M oy tc x p n F I I x y tt SV: STT: 76 Page BÀI TẬP LỚN NỀN MÓNG 1 I x b l3 13 213 10032,75m 2 1 I y l b3 21 133 3844,75m 2 CỘT x(m) y(m) -6 -10 1-A -2 -10 1-B -10 1-C -10 1-D -6 -5 2-A -2 -5 2-B -5 2-C -5 2-D -6 3-A -2 3-B 3-C 3-D -6 4-A -2 4-B 4-C 4-D -6 10 5-A -2 10 5-B 10 5-C 10 5-D 3) GVHD: Ptt(T/m2) 37.84 38.35 38.86 39.36 38.25 38.75 39.26 39.77 38.65 39.16 39.66 40.17 39.06 39.56 40.07 40.57 39.46 39.97 40.47 40.98 Tính Rtc đất (có kể mực nước ngầm) Rtc = m(Abɣ2 + Bhmɣ1 + Dc) m=1 ɣ2 = ɣω ɣn = 1,904 = 0,904T/m3 ɣ1 = 0,5×1,7 + 1(1,8 1) +0,5×(1,904 1) = 2,102T/m3 c = 0,79kG/cm2 = 7,9T/m2 φ = 18055’ => A = 0,47; B = 2,88; D = 5,47 Rtc = 1(0,47×21×0,904 + 2,88×2×2,102 + 5,47×7,9) = 64,243T/m2 SV: STT: 76 Page BÀI TẬP LỚN NỀN MĨNG GVHD: Kiểm tra đẩy móng q trình thi cơng móng (tính trọng lượng móng, tính lực đẩy (so sánh) ) Lực đẩy : Fđn = ɣnblh = 1×13×21×1,2 = 327,6T Gbm = n×Fbm×h×ɣbt = 1,15×13×21×1,2×2,5 = 941,85T Fđn < Gbm Thỏa điều kiện đẩy 5) Kiểm tra ổn định lật hm=2m h=1.2m Hct/2=13.6m Hct=27.2m 4) b=13m Hott = nHoxtc = 1,15×45,152 = 51,925T Điều kiện để cơng trình khơng bị lật : Mgiữ > Mlật SV: STT: 76 Page BÀI TẬP LỚN NỀN MÓNG GVHD: Ntt × d1 > Hott × d2 10759,61 ×6,5 > 51,925×14,8 69937,465T.m > 768,49T.m (d1 = b/2 = 13/2 = 6,5m ; d2 = Hct/2 + hm = 27,2/2 + 1,2 = 14,8m) Như cơng trình thỏa mãn điều kiện không bị lật 6) Kiểm tra ổn định trượt 7) Kiểm tra lún tâm móng, cho biết [S]gh=10 cm Vì móng có bề rộng b = 13m > 10m, dùng sơ đồ lớp biến dạng tuyến tính có chiều dày hữu hạn để tính lún cho móng Độ lún móng : n k k i1 S bpM i Ei i 1 Trong : b = 13m p : áp lực trung bình đáy móng có kể đến trọng lượng đất lấp móng p = ptbtc = 34,27 T/m2 M : hệ số hiệu chỉnh xác định theo bảng tra phụ thuộc vào tỉ số chiều dày lớp đàn hồi 2h nửa chiều rộng móng b n : số lớp phân chia theo tính chịu nén phạm vi lớp đàn hồi h ki, ki-1 : hệ số phụ thuộc vào tỉ số cạnh móng n l tỉ số độ sâu đáy lớp đất z b 2z b Ei : modun biến dạng lớp đất thứ i Tính chiều dày tầng chịu nén H kp = 1,007 Hs = (9 + 0,15b)kp = (9 + 0,15×13)×1,007 = 11,03m Hc = (6 + 0,1b)kp = (6 + 0,1×13)×1,007 = 7,35m Trong phạm vi từ Hc đến Hs bao gồm đất sét đất cát nên H xác định theo phương pháp trung bình trọng khối sau : với nửa chiều rộng móng m SV: STT: 76 Page BÀI TẬP LỚN NỀN MÓNG H Hc Với h B si 5k p h 12 GVHD: B si 3,1m tổng chiều dày lớp đất sét đến chiều sâu Hc 1,007 3,1 8,65m 12 Lấy H = 9m để dự phòng 2H 8,7 Ta có : 1,34 b 13 Tra bảng => M = 0,9 Ei modun đàn hồi lớp đất thứ i H 7,35 LỚP ĐẤT l/b z(m) 2z/b ki ki-1 Ei (ki - ki-1)/Ei 1.6 2.1 0.32 0.08 1198.15 6.68×10-5 1.6 5.2 0.8 0.2 0.08 1213.79 9.89×10-5 1.6 7.5 1.15 0.29 0.2 1298.48 6.93×10-5 1.6 8.5 1.31 0.33 0.29 1562.1 2.56×10-5 S =13×34,71×0,9×2,606×10-4 = 0.0097m = 9,7 cm S = 9,7cm < [Sgh] = 10cm Vậy móng bè thỏa mãn điều kiện độ lún 8) Kiểm tra độ lún lệch góc móng, cho biết igh=2% 9) Kiểm tra chiều dày móng chọc thủng Chọn a = 50mm =>h0 = h a = 1200 50 = 1150mm Vật liệu sử dụng : Bê tông mác 300 => Rn = 13Mpa; Rk = 0,975Mpa (nội suy) Thép AII có Ra = 280Mpa Do móng bè có kích thước lớn theo bề ngang bề dày ta xem móng tuyệt đối cứng Căn vào giá trị tải trọng vị trí tải trọng mặt móng ta thấy xuyên thủng nguy hiểm cột có giá trị Nmax = 576T Lực xuyên thủng : Pxt = Nmax = 576T Pcx = 0,75×Rk×4×(bc + h0)×h0 = 0,75×0,975×102×4×(0,65 + 1,15)×1,15 SV: STT: 76 Page BÀI TẬP LỚN NỀN MÓNG GVHD: 500 5000 5000 5000 5000 500 = 605,475T Ta thấy Pxt = 576T < Pcx = 605,475T Như móng bè thỏa mãn điều kiện chống xuyên thủng 10) Vẽ biểu đồ lực cắt, biểu đồ momen cho dãy bản, tính theo phương x, phương y (móng băng) 500 4000 4000 4000 500 Áp lực đáy móng bè điểm A1, B1, …, M1, N1 SV: STT: 76 Page 10 BÀI TẬP LỚN NỀN MÓNG GVHD: N tc M ox tc y M oy tc x p n F I I x y 1 I x b l3 13 213 10032,75m 2 1 I y l b3 21 133 3844,75m 2 tt ĐIỂM A1 B1 C1 D1 E1 F1 G1 H1 I1 J1 K1 L1 M1 N1 x(m) -6.5 -2 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 -2 -6.5 -6.5 -6.5 -6.5 y(m) -10.5 -10.5 -10.5 -10.5 -5 10.5 10.5 10.5 10.5 -5 Ptt(T/m2) 37.74 38.31 38.82 39.38 39.83 40.23 40.64 41.08 40.51 40.01 39.44 38.99 38.59 38.19 Theo phương x, ta chia móng bè thành dãy : A1RND1: bề rộng dãy 3m RQMN : bề rộng dãy 5m QPLM : bề rộng dãy 5m POKL : bề rộng dãy 5m OK1H1K : bề rộng dãy 3m Dãy A1RND1 : Áp lực trung bình tác dụng lên dãy : qtb = (pA1 + pD1)/2 = (37.74+ 39.38)/2 = 38,56 T/m2 Tổng áp lực đáy móng dãy : SV: STT: 76 Page 11 BÀI TẬP LỚN NỀN MÓNG GVHD: P = qtb x Fdãy = 38,56 x x 13 = 1503,84 T (Fdãy : diện tích dãy) Tổng tải trọng cột dãy : N = 1604T Tổng tải trọng trung bình tác dụng lên dãy : Ptb = (N + P)/2 = (1604 + 1503,84 )/2 = 1553,92T Áp lực trung bình hiệu chỉnh đáy móng dãy : qtbhc =qtb Ptb 𝑃 =38,56 x 1553,92 =39,84T/m2 1503,84 Áp lực tính tốn : Ptb qtt = qtnhc×B = 39,84 ×3 = 119,53T/m SV: STT: 76 Page 12 BÀI TẬP LỚN NỀN MÓNG GVHD: Tương tự tính tốn cho dãy lại, ta biểu đồ lực cắt momen từ tính cốt thép DÃY A1RND1 RQMN QPLM POKL OK1H1K qtb (T/m2) 38,56 39,01 39,41 39,815 40,26 P (T) N (T) Ptb (T) 1503,84 2535,65 2561,65 2587,97 1570,14 1604 2004 2004 2004 1604 1553,92 2269,825 2282,825 2295,987 1587,07 qtbhc (T/m2) 39,84 34,92 35,12 35,32 40,69 qtt (T/m) 119,5 174,6 175,6 176,6 122,08 Dãy RQMN : SV: STT: 76 Page 13 BÀI TẬP LỚN NỀN MÓNG GVHD: Dãy QPLM : SV: STT: 76 Page 14 BÀI TẬP LỚN NỀN MÓNG GVHD: Dãy POKL : SV: STT: 76 Page 15 BÀI TẬP LỚN NỀN MÓNG GVHD: Dãy OK1H1K : SV: STT: 76 Page 16 BÀI TẬP LỚN NỀN MĨNG GVHD: Theo Phương y, ta chia móng bè thành dãy : A1HEK1 : bề rộng dãy 2,5m HIFI : bề rộng dãy 4m IJGF : bề rộng dãy 4m JD1H1G : bề rộng dãy 2,5m Tính tốn tương tự theo phương x DÃY A1HEK1 HIFE IJGF JD1H1G qtb (T/m2) 38,59 39,16 39,66 40,23 P (T) N (T) Ptb (T) 2025,97 3289,44 3331,86 2112,07 2030 2580 2580 2030 2027,98 2934,72 2955,93 2071,03 qtbhc (T/m2) 38,62 34,93 35,185 39,44 qtt (T/m) 96,57 139,75 140,74 98,62 Dãy A1HEK1 : SV: STT: 76 Page 17 BÀI TẬP LỚN NỀN MÓNG GVHD: Dãy HIFE : SV: STT: 76 Page 18 BÀI TẬP LỚN NỀN MÓNG GVHD: Dãy IJGG : SV: STT: 76 Page 19 BÀI TẬP LỚN NỀN MÓNG GVHD: Dãy JD1H1G : SV: STT: 76 Page 20 BÀI TẬP LỚN NỀN MÓNG GVHD: Bài a, Hãy kiểm tra điều kiện Ptb≤Rtc, Pmax≤1.2 Rtc (Vẽ biểu đồ áp lực đáy móng) Chọn h=0,6m 400 N1l3 x= = = 1m 400 800 N1 N e = 0,5l l2 x = 0,5 1 = M = M1 + M2 + (N1 + N2)e + (H1 + H2)h = 50 + 100 + (400+800)×0 + (30 + 50)×0,6 = 198kN 198 M e’ = = = 0.165m 400 800 N1 N N1tc N tc G bl N1tt N tt G = nbl bl 400 800 22 1.5 = 1.15 2 = 119,96kN/m N1tc N tc G 6e' tc pmax = 1 l bl ptbtc = N1tt N tt G 6e' = 1 n b l b l l 400 800 22 1.5 0,165 = 1 2 6 1.15 = 139,75kN/m pmin tc N1tc N tc G = bl 6e' 1 l N1tt N tt G 6e' = 1 n b l b l l 400 800 22 1.5 0,165 = 1 2 6 1.15 SV: STT: 76 Page 21 BÀI TẬP LỚN NỀN MÓNG GVHD: = 100,16kN/m2 mm Rtc ≈ RII = A b II B Df II D CII k Với φII = 24 => A = 0,72; B = 3,87; D = 6,45 II sat nuoc 20 10 10 kN/m3 II* 17 kN/m3 Rtc = 1(0,72×2×10 + 3,7×1,5×17 + 6,45×12) = 190,485kN/m2 Ptbtc = 119,96 < Rtc 139,75kN/m2 = Pmaxtc < 1,2Rtc = 228,582kN/m2 Pmintc > b, Hãy kiểm tra điều kiện ổn định lớp đất số 2: σzbt + σzp ≤ Rdy = RIItc (mặt lớp đất yếu) (Vẽ biểu đồ ứng suất thân, ứng suất gây lún đáy móng) Ta chia lớp đất thành nhiều lớp có chiều dày 0,5m Pgl = p tb tc Df 119,96 17 1,5 94,46 l ; pgl = 94,46kN/m2 b Điểm z 2.75 3.25 3.75 4.25 4.75 5.25 5.75 z/b 1.375 1.625 1.875 2.125 2.375 2.625 2.875 ko 0.435 0.284 0.255 0.23 0.208 0.148 0.136 σzbt 52 55 58 61 64 67 70 σzp σzbt/σzp σzbt+σzp so sánh σzbt+σzp với RIItc 41.090 1.266 93.090 < 26.827 2.050 81.827 < 24.087 2.408 82.087 < 21.726 2.808 82.726 < 19.648 3.257 83.648 < 13.980 4.793 80.980 < 12.847 5.449 82.847 < Vậy điều kiện σzbt + σzp ≤ Rdy = RIItc (mặt lớp đất yếu) thõa SV: STT: 76 Page 22 BÀI TẬP LỚN NỀN MÓNG GVHD: 3.5m 0.5m 2.5m 0.6m Df = 1.5m 6m C, Vẽ sơ đồ tính cốt thép biểu đồ momen áp lực đáy móng Biết bê tơng mác 200, thép AII pmintt = n×pmintc = 1,15 × 100,16 = 115,18kN/m2 pmaxtt = n×pmaxtc = 1,15 × 139,75 = 160,71kN/m2 l p1 pmin tt pmax tt pmin tt 115,18 160,71 115,18 122,77kN / m l l l 1 p2 pmin tt pmax tt pmin tt 115,18 160,71 115,18 145,53kN / m2 l 1 M1 bl12 2pmin tt p1 12 115,18 122,77 117,71kN.m 6 1 M bl2 2pmax tt p2 22 160,71 145,53 622,6kN.m 6 1 M x bl32 p1 p2 32 122,77 145,53 301,84kN.m 16 16 M M2 117,71 622,6 M12 M x 301,84 68,32kN.m 2 Chọn abv = 50mm => h0 = 600 ̶ 50 = 550mm SV: STT: 76 Page 23 BÀI TẬP LỚN NỀN MĨNG GVHD: Thép AII có Ra = 280Mpa ɣ = 0,9 Cốt thép bên theo phương dọc chiều dài (l) cho toàn bề rộng (b) ứng với M2 = 622,6kN.m : M2 622,6 Fad = 4,492 103 m2 4492mm R a h 0,9 280 10 0,55 Chọn Ø25a200 Cốt thép bên theo phương dọc chiều dài (l) cho toàn bề rộng (b) ứng với M1-2 = 68,32kN.m : M12 68,32 Fatr = 4,93 104 m2 493mm2 R a h 0,9 280 10 0,55 Chọn Ø12a250 Cốt thép bên theo phương ngang (b) cho 1m dài (xem ngàm tâm móng) : qtt = pmin tt pmax tt 115,18 160,71 1 137,95kN / m 2 2 b 2 M = q tt 137,95 68,98kN.m / m 2 2 M12 68,98 4,98 104 m2 498mm2 R a h 0,9 280 10 0,55 Chọn Ø12a250 Fa = SV: STT: 76 Page 24 BÀI TẬP LỚN NỀN MÓNG GVHD: 0.6m 2m 2m 6m SV: STT: 76 Page 25