Đồ án thiết kế móng bằng

Thuyết minh Đồ án Nền Móng GVHD: ThS Hồng Thế Thao THIẾT KẾ MÓNG BĂNG Trang Thuyết minh Đồ án Nền Móng GVHD: ThS Hồng Thế Thao MỤC LỤC MÓNG BĂNG A Cơ sở lý thuyết: Chọn vật liệu làm móng Chọn chiều sâu chơn móng Xác định kích thước sơ móng 3.1 Chọn sơ Bm,Lm 3.2 Chọn sơ chiều cao móng Kiểm tra 4.1 Tính theo biến dạng 4.1.1 Kiểm tra ổn định 4.1.2 Kiểm tra lún theo phương pháp tổng phân tố 4.2 Tính theo sức chịu tải 4.2.1 Kiểm tra sức chịu tải 4.2.2 Kiểm tra trượt đáy móng Kiểm tra móng 5.1 Kiểm tra độ võng cánh 5.2 Kiểm tra điều kiện xuyên thủng 5.3 Kiểm tra điều kiện chống cắt Tính nội lực 6.1 Sơ đồ tính Winkler 6.2 Hệ số nền: 6.2.1 Xác định thí nghiệm bàn nén trường 6.2.2 Tham khảo bảng tổng kết kết nghiên cứu tin cậy 6.3.3 Xác định từ kết xuyên động SPT (theo Scott – 1981) 6.3.4 Xác định từ kết thí nghiệm nén cố kết 6.3 Phần mềm sap Tính bố trí cốt thép 7.1 Tính bố trí cốt thép theo phương ngang 7.2 Tính bố trí cốt thép theo phương dọc 7.3 Tính bố trí cốt đai B Ví dụ tính tốn Trang Thuyết minh Đồ án Nền Móng GVHD: ThS Hoàng Thế Thao A CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.Chọn vật liệu cho móng (Theo mục TCXDVN 356:2005) * Kết cấu móng: o Cốt thép:  Thép chịu lực: thép AII trở lên, thép có gờ; đường kính ∅ ≥ 10; khoảng cách cốt thép (70 ÷ 300)mm  Thép cấu tạo: thép AI trở lên Cường độ thép TTGH I Nhóm Cường độ kéo Mpa Cường độ nén Es Thép Rsc (Mpa) Cốt dọc Rs Cốt đai, xiên Rsw AC 21000 225 175 225 280 225 280 21000 365 290 365 20000 o Bêtông:  Cấp độ bền chịu nén bê tông gia cường cần lấy cấp bê tông kết cấu gia cường không nhỏ B15 móng Trạng Thái Nén Rb Kéo Rbt Eb (Mpa) Cấp độ bền bêtông TTGH I 12,5 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 7,5 8,5 11,5 14,5 17,0 19,5 22,0 25,0 27,5 30,0 33,0 0,66 0,75 0,90 1,05 1,20 1,30 1,40 1,45 1,55 1,60 1,65 21000 23000 27000 30000 32500 34500 36000 37500 39000 39500 40000 o Bêtơng lót: cấp độ bền ≥ B7,5; chiều dày δ ≥ 10cm(thường δ = 10cm) o Đối với cốt thép dọc chịu lực (không ứng lực trước, ứng lực trước, ứng lực trước kéo bệ), chiều dày lớp bê tông bảo vệ cần lấy khơng nhỏ đường kính cốt thép dây cáp khơng nhỏ hơn:  Trong dầm móng: 30 mm  Trong móng: + lắp ghép: 30 mm + tồn khối có lớp bê tơng lót: 35 mm + tồn khối khơng có lớp bê tơng lót: 70 mm  Trong kết cấu lớp làm từ bê tông nhẹ bê tông rỗng cấp B7,5 thấp hơn, chiều dày lớp bê tông bảo vệ cần phải khơng nhỏ 20 mm, cịn panen tường ngồi (khơng có lớp trát) khơng nhỏ 25 mm Trang Thuyết minh Đồ án Nền Móng   GVHD: ThS Hồng Thế Thao Đối với kết cấu lớp làm từ bê tông tổ ong, trường hợp lớp bê tông bảo vệ không nhỏ 25 mm Trong vùng chịu ảnh hưởng nước mặn, lấy chiều dày lớp bê tông bảo vệ theo quy định sau: Kết cấu làm việc vùng Khí Yêu cầu thiết kế Nước Ngập lên nước(4) xuống Mác bê tông, MPa(1) 30 Độ chống thấm nước, atm(2) Trên nước Trên bờ, cách mép mặt nước từ km đến km Gần bờ, cách mép nước từ km đến 30 km 30 40 25 40 8 10 40 30 40 30 25 30 25 70 60 50 40 60 50 40 30 40 40 50 10 10 12 40 50 10 12 10 Chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép, mm(3) - Kết cấu trời - Kết cấu nhà - Nước biển 50 40 - Nước lợ cửa sông 40 30 20 Bề rộng khe nứt giới hạn, mm(5) - Kết cấu trời  0,1  0,05  0,1  0,1  0,1 - Kết cấu nhà - -  0,1  0,15  0,15 - Bề mặt kết cấu phẳng, không gây đọng nước, khơng gây tích tụ ẩm bụi, Cấu tạo kiến trúc - Hạn chế sử dụng kết cấu BTCT dạng mảnh (chớp, lan can chắn nắng), - Có khả tiếp cận tới vị trí để kiểm tra, sửa chữa CHÚ THÍCH: 1) Đối với kết cấu bê tơng khơng có cốt thép vùng khí không bắt buộc thực yêu cầu mác bê tông theo Bảng 2) Đối với kết cấu bê tơng khơng có cốt thép vùng khí biển không bắt buộc thực yêu cầu độ chống thấm nước theo Bảng Trang Thuyết minh Đồ án Nền Móng GVHD: ThS Hồng Thế Thao 3) Chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép tính khoảng cách gần từ mặt ngồi kết cấu tới mặt cốt thép đai 4) Kết cấu đất vùng ngập nước vùng nước lên xuống bảo vệ tương tự kết cấu vùng ngập nước 5) Bề rộng khe nứt giới hạn cho bảng ứng với tác dụng toàn tải trọng, kể dài hạn ngắn hạn Đối với kết cấu bê tông cốt thép ứng suất trước không cho phép xuất vết nứt Các kết cấu thi công phương pháp đổ bê tông nước (cọc nhồi, đài móng) phải tăng 20 mm chiều dày bảo vệ so với yêu cầu tối thiểu ghi Bảng 2.Chọn chiều sâu chọn móng (Theo mục 4.5 TCVN 9362:2012) Chiều sâu đặt móng định bởi:  Chức đặc điểm kết cấu nhà cơng trình (ví dụ có hay khơng có tầng hầm, đường ống ngầm, móng thiết bị, ); Df Khơng có tầng hầm Df Hm Có tầng hầm Mặt trùng với tầng hầm Trang Thuyết minh Đồ án Nền Móng GVHD: ThS Hồng Thế Thao  Trị số đặc điểm tải trọng tác động tác dụng lên nền;  Chiều sâu đặt móng nhà, cơng trình thiết bị bên cạnh: Nếu khơng cần thiết, khơng nên đặt sâu móng nhà bên cạnh Móng cũ Móng Khơng nên Móng Móng cũ Nên  Địa hình địa hình thiết kế nơi xây dựng Trang Thuyết minh Đồ án Nền Móng GVHD: ThS Hồng Thế Thao Đảm bảo chống trượt Không nên làm Nên làm  Điều kiện địa chất nơi xây dựng (tính chất xây dựng đất, đặc điểm thành lớp loại đất, có lớp đất nằm nghiêng dễ trượt, hang lỗ phong hóa hịa tan muối, ); Tránh mỏ hòa tan ( mỏ muối….) Lớp Đất Xấu Lớp Đất Tốt  Điều kiện địa chất thủy văn (mực nước ngầm, tầng nước mặt khả Trang Thuyết minh Đồ án Nền Móng GVHD: ThS Hoàng Thế Thao thay đổi xây dựng sử dụng nhà cơng trình, tính ăn mịn nước ngầm, )  Sự xói mịn đất chân cơng trình xây lịng sơng (mố cầu, trụ đường ống, ) Chiều sâu đặt móng cần phải đủ để tính theo trạng thái giới hạn làm việc chắn Trang Thuyết minh Đồ án Nền Móng GVHD: ThS Hồng Thế Thao 3.Xác định sơ kích thước móng Cách xác định BmxLm thỏa điều kiện 3.1 Chọn sơ BmxLm Tính Xác định diện tích sơ đáy móng -Suy BmxLm Kiểm tra kích thước b x l chọn phải thỏa điều kiện Nếu khơng thỏa tăng BmxLm 3.2 Chọn sơ chiều cao móng: Thơng thường chọn h0 ≥ 400 mm Sau kiểm tra lại điều kiện chống cắt xuyên thủng, trình bày phía sau 3.3 Chọn kích thước cột, Với Trang Thuyết minh Đồ án Nền Móng GVHD: ThS Hồng Thế Thao 4.Kiểm tra nền: 4.1.Tính tốn theo biến dạng (Mục 4.6 TCVN 9362:2012) Khi tính tốn biến dạng mà dùng sơ đồ tính tốn nêu 4.6.8, áp lực trung bình tác dụng lên đáy móng tải trọng gây ra, khơng vượt q áp lực tính tốn R (kPa) tác dụng lên tính theo cơng thức: Trong đó: - m1 m2 hệ số điều kiện làm việc đất hệ số điều kiện làm việc nhà cơng trình có tác dụng qua lại với nền, lấy theo 4.6.10; - ktc hệ số tin cậy lấy theo 4.6.11; - A, B D hệ số không thứ nguyên lấy theo Bảng 14 phụ thuộc vào trị tính tốn góc mà sát II xác định theo 4.3.1 đến 4.3.7 - b cạnh bé (bề rộng) đáy móng, tính mét (m); - h chiều sâu đặt móng so với cốt qui định bị bạt đắp thêm, tính mét (m); - II’ trị trung bình (theo lớp) trọng lượng thể tích đất nằm phía độ sâu đặt móng, tính kilơniutơn mét khối (kN/m³); - II có ý nghĩa trên, đất nằm phía đáy móng, tính kilơniutơn mét khối (kN/m³); - cII trị tính tốn lực dính đơn vị đất nằm trực tiếp đáy móng, tính kilôpascan (kPa); - ho =h-htđ chiều sâu đến tầng hầm tính mét (m) Khi khơng có tầng hầm lấy ho =0; - htđ chiều sâu đặt móng tính đổi kể từ tầng hầm bên nhà có tầng hầm, tính theo cơng thức: - h1 chiều dày lớp đất phía đáy móng, tính mét (m); - h2 chiều dày kết cấu sàn tầng hầm, tính mét (m); - kc trị tính tốn trung bình trọng lượng thể tích kết cấu sàn tầng hầm, tính kilơniutơn mét khối (kN/m³) Trang 10 Thuyết minh Đồ án Nền Móng GVHD: ThS Hồng Thế Thao Assign -> Joint Loads -> Forces Trong cửa sổ Joint Forces: Khai báo sau: Mục “Cooidinate Systern”, chọn “GLOBAL” Mục “Options”, chọn “Replace Existing Loads” Force Global X: 67 Force Global Z: -1151 Moment about Global Y: 77 Chọn [OK] Lần lượt làm tương tự với chân cột khác 8.2.7 Chia nhỏ phần tử: + Chia phần tử thành đoạn nhỏ có chiều dài 0,1m - Chia OA làm: 15 đoạn - Chia AB, EF làm: 45 đoạn - Chia BC, DE làm: 53 đoạn - Chia CD làm: 57 đoạn - Chia FZ làm: 12 đoạn Trang 74 Thuyết minh Đồ án Nền Móng GVHD: ThS Hồng Thế Thao + Ví dụ với đoạn OA: - Chọn OA - Edit -> Edit Lines -> Divide Frames - Trong cửa sổ “Divide Selected Frames”, mục Divide Selected Straight Frame Objects / Divide into Specified Number of Frames / Number of Frames: nhập “15” Sau click [OK] + Làm tương tự tương ứng với số đoạn cần chia Trang 75 Thuyết minh Đồ án Nền Móng GVHD: ThS Hoàng Thế Thao 8.2.8 Đánh số thứ tự lại cho phần tử nút: + Mục đích bước gán lại số thứ tự nút phần tử theo thứ tự để dễ quản lý khai báo bảng kết Ở ta đánh số thứ tự phần tử nút phần tử từ trái sang phải theo thứ tự 1,2,3… + Chọn tất phần tử nút [all] + Edit -> Change Labels + Trong cửa sổ “Interactive Name Change”, chọn theo bước sau: - Item Type: Element Labels – Frame - Edit -> Auto Relabel -> All In List - Item Type: Element Labels – Joint - Edit -> Auto Relabel -> All In List Trang 76 Thuyết minh Đồ án Nền Móng GVHD: ThS Hoàng Thế Thao + Để xem kết quả, thứ tự phần tử thanh, nút, ta vào View -> Set Display Options, chọn hình sau: 8.2.9 Gán liên kết lò xo cho nút + Chọn [all] + Assign -> Joint -> Springs + Trong cửa sổ “Joint Springs”, mục Spring Direction / Coordinate System, ta chọn GLOBAL Mục Spring Stiffness / Translation Global Z, ta nhập 2110.534, giá trị độ cứng lò xo K2 tính mục 6.1 Trang 77 Thuyết minh Đồ án Nền Móng GVHD: ThS Hồng Thế Thao + Chọn nút đầu cuối + Assign -> Joint -> Springs + Trong cửa sổ “Joint Springs”, mục Spring Stiffness / Translation Global Z, ta nhập 1055.267, giá trị độ cứng lò xo K1 tính mục 6.1 Trang 78 Thuyết minh Đồ án Nền Móng GVHD: ThS Hồng Thế Thao 8.2.10 Gán bậc tự cho kết cấu + Analyze -> Set Analysis Options + Trong cửa sổ “Analysis Options”, chọn “Plane Frame”, mục “Available DOFs” bỏ chọn “UX” Sau [OK] 8.2.11 Giải toán: + Analyze -> Run Analysis Trang 79 Thuyết minh Đồ án Nền Móng GVHD: ThS Hoàng Thế Thao + Trong cửa sổ “Set Load Cases to Run”, ta chọn dòng “MODAL”, click [Run/Do Not Run Case], click [Run Now] 8.3 Xem kết 8.3.1 Xem biểu đồ nội lực: + Xem biểu đồ Moment: - Display -> Show Forces/Stresses -> Frame/Cables - Trong cửa sổ “Member Force Diagram for Frames”, chọn hình sau Trang 80 Thuyết minh Đồ án Nền Móng GVHD: ThS Hoàng Thế Thao + Xem biểu đồ lực cắt: thực tương tự, với mục Component: Shear 2-2 Trang 81 Thuyết minh Đồ án Nền Móng GVHD: ThS Hồng Thế Thao 8.3.2 Lưu kết bảng tính Excel: + Display -> Show Tables + Trong cửa sổ “Choose Tables for Display”: Chọn sau: - Joint Output: Reaction, Displacements : Phản lực, Chuyển vị điểm - Frame Output: Thành phần khung cần xuất (Momen, Lực cắt ) Trang 82 Thuyết minh Đồ án Nền Móng GVHD: ThS Hoàng Thế Thao + File -> Export Current Table -> To Excel 9) Tính tốn cốt thép: 9.1) Tính tốn cốt thép theo phương cạnh ngang: 9.1.1) Sơ đồ tính: bd Ntt I Mtt I bm Trang 83 ptt Thuyết minh Đồ án Nền Móng GVHD: ThS Hồng Thế Thao 9.1.2) Tải tác dụng: + Là lực lớn tác dụng lên móng lực dọc, ngoại lực (khơng xét đến), trọng lượng thân móng đất chân móng (KN/m2)  Lực phân bố qtt=pttmax.1m= 108.2 (KN/m) 9.1.3) Giải nội lực: (KNm) M1-1= 9.1.4) Tính bố trí cốt thép: + Chọn thép A Π  tra bảng 21, ta R =280 (MPa) s + Chọn thép φ 12 có A=113 (mm ) h0=hm – a = 700 – 70 = 630 (mm) + Kiểm tra hàm lượng thép: -  + Số thép 1m dài: + Khoảng cách thép: mm Do a không thỏa điều kiện 70 < a < 200, theo mục 8.6.6 TCVN 5574 - 2012 Chọn a = 200mm Vậy chọn φ 12,a200 bố trí theo phương ngang;phương dọc bố trí φ 12,a200 9.2 Tính tốn bố trí cốt thép: a/ Tính cốt dọc ( theo TCVN 5574 - 2012) + Moment căng thớ ta tính tốn theo tiết diện chữ nhật 300x500 Chọn bê tơng mác 350 có R =14,5 (Mpa), γ b =0,9 b Chọn thép AII cóRs=280(Mpa), γ Si =1 Tra bảng E.2, trang 168, TCXD 5574 – 2012 ta Trang 84 , Thuyết minh Đồ án Nền Móng GVHD: ThS Hồng Thế Thao Chọn lớp bê tơng bảo vệ dầm móng =70mm  h0=63cm -Ví dụ:Tại gối M= 443,32 (KNm) < ξR  Tính tốn tương tự ta bảng kết tính thép gối lại GỐI A B C D E F BẢNG KẾT QUẢ TÍNH THÉPỞ GỐI AS αm ξ BỐ TRÍ (mm2) 0.2145 0.2443 2869.3 0.2382 0.2763 3245.5 0.3059 0.3770 4427.7 0.3045 0.3747 4401.1 0.2195 0.2510 2948 0.1640 0.1803 2117.2 M (KNm) 444.32 493.41 633.82 630.9 454.77 339.81 AS CHỌN (mm2) 2945 3436 4466 4466 3436 2281 μ (%) 1.1687 1.3635 1.7722 1.7722 1.3635 0.9052 + Momen căng thớ ta tính theo tiết diện chữ T với thông số sau: b¿f = 2500 (mm) ; h¿f = 300 (mm) ; b = 400 (mm) ; h = 700 (mm) - Xét nhịp có Mmax= 362,19 (KNm) (KNm) f M >Mmax trục trung hòa qua cánh, tính theo tiết diện chữ nhật 2500x700 -Ví dự:Tại nhịp M= 275,94 (KNm) < ξR  Tính tốn tương tự ta bảng kết tính thép nhịp lại Trang 85 Thuyết minh Đồ án Nền Móng NHỊP M (KNm) 284.86 330.17 311.88 338.29 379.23 αm GVHD: ThS Hoàng Thế Thao BẢNG KẾT TÍNH THÉP Ở NHỊP AS ξ BỐ TRÍ (mm2) 0.0220 0.0255 0.0241 0.0261 0.0293 0.0222 0.0258 0.0244 0.0265 0.0297 1633 1896.2 1789.8 1943.5 2182.3 AS CHỌN (mm2) (%) 1885 1885 1885 2199 2199 0.1197 0.1197 0.1197 0.1396 0.1396 μ b/ Tính cốt đai ( theo TCVN 5574 - 2012): Gối 648.83 Gối 634.69 Gối 663.32 Gối 641.87 Gối 615.5 Gối 411.78 470.49 595.67 637.76 661.32 620.03 662.91 + Chọn: - Đường kính cốtđai: dW= 10(mm), Asw = 75,8 mm2, đai nhánh n=3 - Thép AI có ( tra bảng 21, trang 47 bảng 28 trang 53, TCXD 5574 - 2012): - Rs=225 (MPa) RSW=175(MPa) Es=21.104(MPa) - Bê tông mác 350 (B25) có: Rbt= 1,05 (MPa) Eb=3.103(MPa) - Lực cắt lớn : Q = 663,32(KN) + Theo mục 6.2.3.3 TCVN 5574 – 2012 , ta phải bố trí cốt đai cho thỏa mãn : + Khả chịu cắt riêng bê tơng : Trong đó: - bê tông nặng lấy , chọn c = 2h0 (giá trị lớn nhất) Trang 86 Thuyết minh Đồ án Nền Móng GVHD: ThS Hồng Thế Thao Ta có: Q> Qb , nên tính tốn cốt đai + Khoảng cách cốtđai theo tính tốn: lấy N/mm để tính tốn + Hình chiếu tiết diện nghiêng nguy hiểm tính theo: Vì nên lấy + Ta có: Suy , nên khơng cần bố trí cốt xiên + Khoảng cách lớn cốtđai: (mm) + Khoảng cách cốtđai theo cấu tạo: S = min( Stt ; Smax ; Sct )= 108 (mm) chọn S= 100 (mm) ⇒ + Khả chịu ứng suất nén bê tơng móng: (theo mục 6.2.3.2 TCVN 5574 – 2012) đó: b: bề rộng dầm s: khoảng cách cốtđai n: số nhánh cốtđai As: diện tích tiết diện ngang cốtđai β = 0.01- bê tông nặng Suy : Trang 87 Thuyết minh Đồ án Nền Móng GVHD: ThS Hồng Thế Thao Vậy bố trí cốt đai φ 10,a110 cho ¼ bên gối Phần cịn lại bố trí theo cấu tạo, chọn φ 10,a300.( theo mục 8.7.6 TCVN 5574 - 2012) Trang 88 ... thiết, không nên đặt sâu móng nhà bên cạnh Móng cũ Móng Khơng nên Móng Móng cũ Nên  Địa hình địa hình thiết kế nơi xây dựng Trang Thuyết minh Đồ án Nền Móng GVHD: ThS Hồng Thế Thao Đảm bảo chống... minh Đồ án Nền Móng GVHD: ThS Hồng Thế Thao  Trị số đặc điểm tải trọng tác động tác dụng lên nền;  Chiều sâu đặt móng nhà, cơng trình thiết bị bên cạnh: Nếu không cần thiết, không nên đặt sâu móng. ..Thuyết minh Đồ án Nền Móng GVHD: ThS Hồng Thế Thao MỤC LỤC MÓNG BĂNG A Cơ sở lý thuyết: Chọn vật liệu làm móng Chọn chiều sâu chơn móng Xác định kích thước sơ móng 3.1 Chọn sơ Bm,Lm