Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng

Chia sẻ: Tran Thanh Can | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:33

Thêm vào BST

Báo xấu

2.414
lượt xem 408
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Kết luận : Nền đất khá tốt trạng thái dẻo, nửa rắn, chặt vừa, hệ số nén lún a1-2 khá bé, ít lún, tải trọng không lớn, nên có khả năng dùng làm nền thiên nhiên cho các công trình . 2- Các phương án thiết kế nền móng : •Phương án thứ nhất : Thiết kế và tính toán móng nông BTCT. Móng cho cột giữa. Móng cho cột biên . •Phương án thứ hai : Thiết kế và tính toán móng cọc đài thấp. Móng cho cột giữa. Móng cho cột biên ....

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng

Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng Chương I : Sơ Bộ Đánh Giá Nền Đất và Nghiên Cứu Các Phương Án Thiết Kế Móng I- Số liệu thiết kế : 1- Sơ đồ mặt bằng : sơ đồ 1 . 2- Tải trọng tính toán ở mặt móng : Bảng I-1 : Bảng tải trọng tính toán . Tải Cột giữa Cột biên Trọng N (T) M (Tm) Q (T) N (T) M (Tm) Q (T) Tổ hợp cơ bản 82,50 3,50 1,00 75,63 4,00 2,05 Tổ hợp bổ sung 85,65 6,20 1,00 75,95 6,50 1,50 3- Kết quả thí nghiêm nén lún : Lớp đất Hệ số rỗng ei ứng với các cấp áp lực Pi (KG/cm2 ) STT e0 (%) e1(%) e2(%) e3(%) e4(%) 25 Á sét 0,607 0,577 0,558 0,543 0,534 34 Sét 0,659 0,629 0,606 0,529 0,580 Cát hạt trung 6 0,667 0,65 0,640 0,631 0,630 4- Kết quả thí nghiệm đất : Lớp Chiều Tỷ Độ ẩ m G/hạn G/hạn Lực STT Dung Góc trọng γ đất trọng ( tự nhiên dẻo nội dính đvị dày h nhão ∆) (g/cm3) (m) W (%) Wnh(%) Wd(%) ma sát C(kg/c ϕ (0) m2) 25 Á sét 4 2,67 1,96 18 22 14 22 0,15 34 Sét 3 2,72 1,90 22 40 22 20 0,28 ∞ 6 Cát 2.64 2,00 20 _ _ 30 0,08 hạt trung 5- Kích thước cột : F = 50 x 30; cm2 Mực nước ngầm cách mặt đất tự nhiên 3; m Độ lún giới hạn Sgh = 8; cm II- Đánh giá tình hình nền đất và nghiên cứu và nghiên cứu các ph ương án thi ết k ế móng : 1- Đánh giá sơ bộ tình hình nền đất : gồm 3 lớp đất . a- Lớp thứ nhất (No 25) : lớp đất á sét, h = 4; m. W − Wd 18 − 14 = = 0,5 Độ sệt B= Wnh − Wd 22 − 14 0,25 < B = 0,5 nên đất ở trạng thái dẻo . 0,01W 0,01.18 ∆= 2,67 = 0,79 Độ bảo hoà nước : G= e0 0,607 1
Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng 0,5 < G < 0,8 nên đất ở trạng thái ẩm . Hệ số nén lún : Pi(KG) 0 1 2 3 4 ei 0,607 0,577 0,558 0,543 0,534 a(cm2/KG) 0,03 0,019 0,015 0,009 b- Lớp thứ hai (No 34) :lớp đất sét, h = 3 m. W − Wd 22 − 22 = =0 Độ sệt B= Wnh − Wd 40 − 22 B = 0 nên đất ở trạng nữa rắn . 0,01W 0,01.22 ∆= 2,72 = 0,91 Độ bảo hoà nước : G= e0 0,659 G > 0,8 nên đất ở trạng thái bảo hoà nước . Hệ số nén lún : Pi(KG) 0 1 2 3 4 ei 0,659 0,629 0,608 0,592 0,58 a(cm2/KG) 0,03 0,021 0,016 0,012 c- Lớp thứ ba (No6 ) :lớp cát hạt trung , h = 3 m. Đánh giá theo độ rỗng : 0,55 < e0 < 0,7 nên đất ở trạng thái chặt vừa . 0,01W 0,01.22 ∆= 2,647 = 0,87 Độ bảo hoà nước : G= e0 0,667 G > 0,8 nên đất ở trạng thái bảo hoà nước . Hệ số nén lún : Pi(KG) 0 1 2 3 4 ei 0,667 0,650 0,640 0,631 0,630 a(cm2/KG) 0,017 0,010 0,009 0,001 Kết luận : Nền đất khá tốt trạng thái dẻo, nửa rắn, chặt vừa, hệ số nén lún a 1-2 khá bé, ít lún, tải trọng không lớn, nên có khả năng dùng làm nền thiên nhiên cho các công trình . 2- Các phương án thiết kế nền móng : • Phương án thứ nhất : Thiết kế và tính toán móng nông BTCT Móng cho cột giữa Móng cho cột biên . • Phương án thứ hai : Thiết kế và tính toán móng cọc đài thấp Móng cho cột giữa Móng cho cột biên . 2
Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng Thiết Kế Và Tính Toán Nền Móng Chương II : Phương án I : Móng Nông I- Móng nông cột giữa : 1 - Vật liệu làm móng : kG/cm2 Bê tông Mac 200 có Rn = 90 kG/cm2 Rk = 7,5 Cốt thép C I kG/cm2 có Ra = 2000 = 2000 kG/cm2 R’a =1600 kG/cm2 Rad = Rax 2 - Xác định diện tích đáy móng : Dùng tổ hợp cơ bản, tải trọng tiêu chuẩn (N015) . 82,50 = 68,75; T Ntc = 1,2 3,5 = 2,91; Tm Mtc = 1,2 1,00 = 0,83; T Ntc = 1,2 Chọn độ sâu chôn móng hm = 1,5; m . Sơ bộ chọn kích thước móng a = 2,4; m, b = 2 ;m . Cường độ tiêu chuẩn của nền : Rtc = m(Ab+Bhm ) γ + D.C Công thức : m=1 ϕ = 22o nên tra bảng ta có A = 0,61, B = 3,44, D = 6,04 . b = 2; m, hm = 1,5; m γ = 1,96; T/m3, C = 0,15 KG/cm2 = 1,5; T/m2 Kết quả : Rtc = 1(0,61.2+3,44.1,5)1,96 + 6,04.0,15 = 21,56; T/m2 ∑ N tc = N 0 + G = N 0 + γ tb h tc tc σ tb = tc m F F F 71 25 , = 2,4.2 + 2.1,5 = 17,84; T/m2 M 0 + Q0 .h m tc tc M tc σ tmax,min = σ d ± c = σ tb ± d tb W W 2,91+ 0,83.1,5 ± = σ tmax,min = 17,84 c 2.2,42 20;T/m2 6 = 15,68; T/m2 Kiểm tra theo các điều kiện sau : * σ tb tc = 17,84; T/m2 < Rtc =21,56; T/m2 3
Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng * σ max tc = 20; T/m2 < 1,2.Rtc = 1,2 . 21,56 = 25,87 T/m2 * σ min tc >0 Vậy điều kiện về áp lực đã thoả mãn chọn sơ bộ kích thước đáy móng là a=2,4;m, b=2;m , h=1,5; m . 2- Kiểm tra lún cho móng : Dùng tổ hợp tiêu chuẩn cơ bản, tải trọng tiêu chuẩn . a - Áp lực gây lún : Pgl = σ tb − γ.h m = 17,84 – 1,96 . 1,5 = 14,90; T/m2 tc = 1,49; KG/cm2 ≈ 1,5; KG/cm2 b - Dung trọng đẩy nổi : γ (∆ − 1) 1(2,67 − 1) γ dn1 = n 1 = = 1,039 T/m3 1 + e1 1 + 0,607 γ (∆ − 1) 1( 2,72 − 1) γ dn2 = n 2 = = 1,037 T/m3 1 + e2 1 + 0,659 γ (∆ − 1) 1(2,64 − 1) γ dn3 = n 3 = = 0,98 T/m3 1 + e3 1 + 0,667 c - Tính nén lún theo phương pháp cộng lún từng lớp : n ∑a .Pi .h i Áp dụng công thức : S= 0i 1 hi chiều dày các lớp phân tố . Trong đó : Pi áp lực trung bình tại điểm giữa lớp thứ i, do áp lực Pgl sinh ra. a0i hệ số nén lún tương đối của lớp thứ i . ai a0i = 1 + e0i Để đơn giản a0i xác định tương ứng với áp lực gây lún P gl = 1,49 ≈ 1,5 KG/cm2 là hằngsố với mỗi lớp đất . Lớp I : aI = 0,019; cm2/KG aI 0,019 = = 0,012 ;cm2/KG a0I = 1 + e0I 1 + 0,607 Lớp II : aII = 0,021; cm2/KG aII 0,021 = = 0,013; cm2/KG a0I = 1 + e0II 1 + 0,659 Lớp III: aIII = 0,010; cm2/KG aIII 0,010 = = 0,006 ;cm2/KG a0III = 1 + e0III 1 + 0,667 c - Chiều dày các lớp phân tố : Chọn hi = 0,5; m cho tất cả các lớp vì hi ≤ 0,4b = 0,4 . 2 = 0,8; m . d - Tính và vẽ biểu đồ ứng suất do áp lực gây lún sinh ra tại các điểm : σ Zi = K 0i Pgl P 4
Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng a 2z K0i = f( , i ) bb σ Zi = γh m + ∑ γ i h i γ Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng sau : Lớp Điể Zi (cm) a/b 2Zi/b K0i a0i S(cm) γ σ P (KG/cm2) σ zi (KG/cm2) zi m 0 0 0 1,000 1,500 0,294 Á 1 50 0,5 0,934 1,401 0,392 2 100 1,2 1,0 0,741 1,111 0,490 0,012 SET 3 150 1,5 0,535 0,802 0,542 4 200 2,0 0,379 0,568 0,594 5 250 2,5 0,250 0,348 0,646 3,583 6 300 3,0 0,209 0,314 0,6979 7 350 3,5 0,162 0,242 0,7498 SÉT 8 400 1,2 4,0 0,127 0,191 0,8017 0,013 9 450 4,5 0,103 0,155 0,8536 γ Tại điểm thứ 9 (thuộc lớp 2) có σ Z = 0,155 < 0,2 σ Z = 0,2 . 0,8536 = 0,171 KG/cm 2 nên chỉ P tính lún đến điểm thứ 9 . 1,5 + 0,348 n S = ∑ a0i .Pi .h i = 50 [0,012 ( + 1,401 +1,111 + 0,802 + 0,568) + 2 1 0,348+ 0,155 + 0,013 ( + 0,314 + 0,242 +0,191)] = 3,533 cm . 2 Vậy S = 3,533 cm < Sgh = 8 cm. 1,5 0 1,5 0,294 AÙ 1 1,4 0,392 1,5 SEÙ T 2 1,1 0,490 3 0,802 0,542 4 0,568 0,594 1 5 0,384 0,646 6 0,314 0,6979 7 0,242 0,7498 SEÙ T 8 0,191 0,8017 9 0,155 0,8536 5
Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng Biểu đồ ứng suất dưới đáy móng . 3 - Tính toán móng theo trạng thái giới hạn về độ bền : Dùng tổ hợp bổ sung và tải trọng tính toán : NTT = 85,65 T, MTT = 6,2 Tm, QTT = 1 T . Kiểm tra chiều cao móng theo điều kiện ch ọc thủng ( phá ho ại theo m ặt ph ẳng nghiêng ): Móng bê tông cốt thép M 200 cốt thép C-I, R a = 2000 KG/cm2, do tải trọng không lớn nên chọn : Chiều cao móng hm = 0,75; m 0,75 Chiều dày lớp bảo vệ c = 0,05; m Tiết diện ac.bc = 0,5 . 0,3 = 0,15; m2 45 45 PTTCT ≤ 0,75RkUtbho Điều kiện kiểm tra : 0,25 0,5 PTTCT = NTT - σ TB FCT TT FCT = aCT.bCT = (ac +2ho)( bc + 2ho) = (0,5 +2 . 0,7)(0,3 + 2 . 0,7) = 3,23m2 aCT TT P CT = 85,65 – 17,84 . 3,23 = 28,027 T Utb = 2(ac + bc +2h0) = 2(0,5 + 0,3 + 2 . 0,7) = 4,4 m bCT 2 0,75RkUtbho = 0,75 . 75 . 4,4 . 0,7 = 173,25 T 0,5 0,3 Vậy PTTCT ≤ 0,75RkUtbho nên chiều cao móng đã chọn là an toàn . 2,4 4 - Tính toán cốt thép cho móng : a - Tính toán ứng suất tại đáy móng : ∑ N TT 0,75 σ tb = TT F 85,65 0,25 0,5 = 17,84 ; T/m2 σ TT = tb 2,4.2 M TT σ TT min = σ TT ± tt σ min tt σ max max, tb W =14,22 6,2 + 1.0,75 =21,46 ± = I σ TT min = 17,84 2.2,42 21,46 ; T/m2 max, 6 0,5 = 14,22 ; T/m2 Thiên về an toàn nên dùng σ max thay cho σ tbI −I , σ tbII −II để tính TT TT TT 0,3 2 II II toán cốt thép . b - Tính diện tích cốt thép cho mặt cắt I–I : M TT FI-Ia ≥ Công thức : 2,4I 0,9.m a .R a .h 0 6
Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng MTTI-I = 0,125 . b(a-ac)2. σ tbI −I TT = 0,125 . b(a-ac)2. σ max TT = 0,125 . 200(240-50)2 .21,46.10-1 = 1936765; KGcm 1936765 FI-Ia = Kết quả : = 18,08; cm2 0,9.0,85.200070. Vậy chọn 12 Φ 14 có Fa = 18,46; cm2 200− 2.5 = 17,27cm , nên chọn a=175; mm . Khoảng cách giữa các thanh : a = 11 c - Tính diện tích cốt thép cho mặt cắt II–II : M TT II-II ≥ Công thức : Fa 0,9.m a .R a .h 0 = 0,125 . a(b-bc)2. σ tbII −II TT MTTII-II = 0,125 . a(b-bc)2. σ max TT = 0,125 . 240(200-30)2 . 21,46.10-1 = 1860582; KGcm 1860582 FII-IIa = Kết quả : = 17,37; cm2 0,9.0,85.200070 . Vậy chọn 12 Φ 14 có Fa = 18,46; cm2 200− 2.5 = 17,27cm , nên chọn a=175; mm . Khoảng cách giữa các thanh : a = 11 Cốt thép bố trí được thể hiện trên bản vẽ . II- Móng nông cột biên : 1- Xác định diện tích đáy móng : Dùng tổ hợp cơ bản, tải trọng tiêu chuẩn (N015) . 75,63 = 63,025 ;T Ntc = 1,2 4,0 = 3,33; Tm Mtc = 1,2 2,05 = 1,71 ;T Ntc = 1,2 Chọn độ sâu chôn móng hm = 1,5; m . Sơ bộ chọn kích thước móng a = 2,2; m, b = 1,8; m . Cường độ tiêu chuẩn của nền : Rtc = m(Ab+Bhm ) γ + D.C Công thức : m=1 ϕ = 22o nên tra bảng ta có A = 0,61, B = 3,44, D = 6,04 . b = 1,8; m, hm = 1,5; m γ = 1,96; T/m3, C = 0,15 KG/cm2 = 1,5; T/m2 Kết quả : Rtc = 1(0,61 . 1,8+3,44 . 1,5)1,96 + 6,04 . 1,5 = 21,32; T/m2 7
Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng Áp lực do tải trọng tiêu chuẩn gây ra : ∑ N tc = N 0 + G = N 0 + γ tb h tc tc σ tb = tc m F F F 63,025 + 2.1,5 = 18,92 ;T/m2 σ tc = tb 2,2.1,8 M tc + Q0 .h m tc M tc σ tmax,min = σ d ± c = σd ± 0 tb tb W W 3,33+ 1,71.1,5 ± = σ tmax,min = 18,92 c 2,2.1,82 24,41 ; T/m2 6 = 13,43 ;T/m2 Kiểm tra theo các điều kiện sau : * σ tb tc = 18,92; T/m2 < Rtc =21,32; T/m2 * σ max tc = 24,41; T/m2 0 Vậy điều kiện về áp lực đã thoả mãn ta chọn sơ bộ kích thước đáy móng là a=2,2; m , b=1,8; m , h=1,5; m . 2 - Kiểm tra lún cho móng : Dùng tổ hợp tiêu chuẩn cơ bản, tải trọng tiêu chuẩn . a - Áp lực gây lún : Pgl = σ tb − γ.h m = 18,92 – 1,96.1,5 = 15,98; T/m2 tc ≈ 1,6 KG/cm2 b - Tính nén lún theo phương pháp cộng lún từng lớp : n ∑a .Pi .h i Áp dụng công thức : S= 0i 1 hi : chiều dày các lớp phân tố . Trong đó : Pi : áp lực trung bình tại điểm giữa lớp thứ i, do áp lực Pgl sinh ra . a0i : hệ số nén lún tương đối của lớp thứ i . ai a0i = 1 + e0i Để đơn giản a0i xác định tương ứng với áp lực gây lún P gl = 1,6 ≈ 1,5 KG/cm2 hằngsố với mỗi lớp đất . Lớp I : aI = 0,019; cm2/KG aI 0,019 = = 0,012 ;cm2/KG a0I = 1 + e0I 1 + 0,607 Lớp II : aII = 0,021; cm2/KG aII 0,021 = = 0,013; cm2/KG a0I = 1 + e0II 1 + 0,659 Lớp III: aIII = 0,010; cm2/KG aIII 0,010 = = 0,006 ;cm2/KG a0III = 1 + e0III 1 + 0,667 8
Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng c - Chiều dày các lớp phân tố : Chọn hi = 0,5 m cho tất cả các lớp vì hi ≤ 0,4b = 0,4 . 1,8 = 0,72 m . d - Tính và vẽ biểu đồ ứng suất do áp lực gây lún sinh ra tại các điểm : σ Zi = K 0i Pgl P a 2z K0i = f( , i ) bb σ Zi = γh m + ∑ γ i h i γ Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng sau : Lớp Điể Zi (cm) a/b 2Zi/b K0i a0i S(cm) γ σ P (KG/cm2) σ zi (KG/cm2) zi m 0 0 0 1,000 1,600 0,294 Á 1 50 0,56 0,909 1,454 0,392 2 100 1,11 0,701 1,122 0,490 SET 3 150 1,22 1,67 0,480 0,768 0,542 0,012 4 200 2,22 0,336 0,538 0,594 5 250 2,78 0,242 0,397 0,646 3,607 6 300 3,33 0,178 0,285 0,6979 7 350 3,89 0,136 0,218 0,7498 SÉT 8 400 1,22 4,44 0,107 0,171 0,8017 0,013 9 450 5,00 0,087 0,139 0,8536 γ Tại điểm thứ 9 (thuộc lớp 2) ta có σ Z = 0,139 < 0,2 σ Z = 0,2 . 0,8536 = 0,171; KG/cm2 nên P chỉ tính lún đến điểm thứ 9 . 1,6 + 0,397 n S = ∑ a0i .Pi .h i = 50 [ 0,012 ( + 2 1 1,454 +1,122 + 0,768 + 0,538) + 0,397+ 0,193 0.013( +0,285 + 2 1,5 0,218 + 0,171)] = 3,558; cm . 0 Vậy S = 3,558; cm < Sgh = 8; cm nên thoả mãn về 0,294 1,6 AÙ 1 điều kiện tính lún . 1,454 0,392 1,5 SEÙ T 2 1,122 0,490 3 0,768 0,542 4 0,538 0,594 1 5 0,397 0,646 Biểu đồ ứng suất dưới đáy móng . 6 0,285 0,6979 7 0,218 0,7498 SEÙ T 8 0,171 0,8017 9 9 0,139 0,8536
Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng 3 - Tính toán móng theo trạng thái giới hạn về độ bền : Dùng tổ hợp bổ sung và tải trọng tính toán : NTT = 75,95; T, MTT = 6,05; Tm, QTT = 1.50; T . a - Kiểm tra chiều cao móng theo điều kiện ch ọc th ủng (phá ho ại theo m ặt ph ẳng nghiêng) : Móng bê tông cốt thép M 200 cốt thép C-I, R a = 2000; KG/cm2, do tải trọng không lớn nên chọn : Chiều cao móng hm = 0,75; m 0,75 Chiều dày lớp bảo vệ c = 0,05; m Tiết diện ac.bc = 0,5 . 0,3 = 0,15; m2 45 45 PTTCT ≤ 0,75RkUtbho 0,250,5 Điều kiện kiểm tra : PTTCT = NTT - σ TB FCT TT FCT = aCT.bCT = (ac +2ho)( bc + ho) = (0,5 +2.0,7)(0,3 + 0,7) = 1,9; m2 TT P CT = 75,95 – 19,18.1,9 = 35,51; T 0,5 0,3 bCT Utb = ac + 2bc +h0 = 0,5 + 2.0,3 + 0,7 1,8 = 1,8; m aCT 0,75RkUtbho = 0,75 . 75 . 1,8 . 0,7 = 70,875; T Vậy PTTCT ≤ 0,75RkUtbho nên chiều cao móng đã chọn là an 2,2 toàn . 4 - Tính toán cốt thép cho móng : a- Tính toán ứng suất tại đáy móng : Áp lực do tải trọng tính toán gây ra : ∑ N TT σ tb = TT F 75,95 = 19,18 ;T/m2 σ TT = tb 2,2.1,8 M TT σ TT min = σ TT ± max, tb W 6,05+ 1,5.0,75 ± = σ max,min =19,18 TT 1,8.2,22 6 2 = 24,12 ;T/m = 14,24 ;T/m2 Thiên về an toàn nên dùng σ max thay cho σ tbI −I , σ tbII − II để tính toán cốt thép . TT TT TT 10
Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng b - Tính diện tích cốt thép cho mặt cắt I–I : M TT I-I ≥ Công thức : Fa 0,9.m a .R a .h 0 0,75 MTTI-I = 0,125 . b(a-ac)2. σ tbI −I TT = 0,125 . b(a-ac)2. σ TT max 0,250,5 = 0,125 . 180(220-50)2 . 24,12.10-1 = 1568403 ;KGcm 1568403 tt FI-Ia = 0,9.0,85.200070 σmin Kết quả : tt σmax . =14,24 = 14,64 ;cm2 =24,12 I Vậy chúng ta chọn 10 Φ 14 có Fa = 15,38 ;cm2 Khoảng cách giữa các thanh : II II 0,3 0,5 200− 2.5 = 2111cm , nên chọn a=210 ;mm . , a= 9 1,8 c - Tính diện tích cốt thép cho mặt cắt II–II : M TT II-II ≥ Công thức : Fa 0,9.m a .R a .h 0 MTTII-II = 0,125 . a(b-bc)2. σ tbII −II TT 2,2 I = 0,5 . a(b-bc) . σ max TT 2 = 0, 5 . 220(180-30)2 . 24,12.10-1 = 5969700 ;KGcm 5969700 FII-IIa = Kết quả : 0,9.0,85.200070 . 2 = 55,74 ;cm Vậy chúng ta chọn 18 Φ 20 có Fa = 56,54 ;cm2 200− 2.5 = 11 2cm , nên chọn a=110 ;mm . , Khoảng cách giữa các thanh : a = 17 Cốt thép bố trí được thể hiện trên bản vẽ . 11
Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng Phương án II : Móng Cọc I - Móng cọc đài thấp cho cột giữa : 1 - Vật liệu làm cọc : Bê tông cọc Mac 250 có Rn = 110 kG/cm2 Rk = 8,3 kG/cm2 Cốt thép C I = 2000 kG/cm2 có Ra = 2000 kG/cm2 R’a Rad = Rax = 1600 kG/cm2 Cốt thép dọc chịu lực chọn 4 φ 16 có F = 8,04; cm2 2 - Chọn kích thước cọc : Chọn cọc hình vuông có tiết diện 30 x 30; cm . Chiều dài của cọc là 7,5; m . Độ sâu chôn móng hm = 1,5; m, cách mực nước ngầm 1,5; m, nằm trong lớp á sét . Móng chịu mômen lớn nên ngàm cọc vào đài bằng cách phá vỡ một phần bê tông đầu c ọc để thép nhô ra là 35; cm và chôn thêm một đoạn cọc còn giữ nguyên vào đài cọc khoảng 15; cm . Dùng tổ hợp bổ sung và tải trọng tính toán : NTT = 85,65; T, MTT = 6,2; Tm, QTT = 1; T 3 - Xác định độ sâu chôn đài cọc : h ≥ 0,7 hmin Công thức : ∑H hmin = tg(450 - ϕ /2) γ.b ϕ , γ : góc ma sát trong và dung trọng tại đáy đài ∑ H :tổng lực xô ngang tính đến đáy đài ∑H = 6,2/1,2 + 1 = 6,167; T : bề rộng của đáy đài vuông góc với lực xô ngang, chọn b = 1,5; m b 6,167 hmin = tg(45 – 22/2) = 1,012; m => 0,7 hmin = 0,708; m 1,96.1,5 Kết quả : chọn h = 1,5; m 4 - Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc và theo đất nền : a - Theo vật liệu làm cọc : Pv = m ϕ (mRRbFb + RaFa) Công thức : (HD – ĐA – NM / 63) : hệ số điều kiện làm việc, m = 1 m ϕ : hệ số uốn dọc, móng cọc đài thấp không xuyên qua than bùn chọn ϕ = 1 : hệ số điều kiện làm việc củabê tông,tiết diện cọc = 0,3x0,3m chọn mR = 1 mR : cường độ chịu nén tính toán của bê tông và thép Rb, Ra : diện tích tiết diện của bê tông và của cốt thép dọc Fb, Fa Kết quả : Pv = 1.1(1.1100.0,3.0,3 + 20000.8,04.10-4) = 110,67; T b - Theo đất nền : Mũi cọc tỳ lên lớp cát hạt trung ở trạng thái chặt vừa nên làm vi ệc theo sơ đồ c ọc ma sát . Sức chịu tải của cọc theo đất nền được xác định theo công thức sau : n Pđ = m(mRRF + u ∑ mfi fi li ) (HD – ĐA – NM / 69) i =1 12
Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng : hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, cọc có tiết diện hình chữ nhật m đường kính d< 0,8 m chọn m = 1 : hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc, hạ c ọc bằng búa diezen ch ọn mR mR = 1,0 mfi : hệ số điều kiện làm việc của đất ở mặt bên của cọc, mfi =1 : tiết diện mũi F : chu vi tiết diện ngang cọc u : chiều dày lớp đất thứ i tiếp xúc với cọc li : ma sát bên của lớp đất thứ i theo mặt xung quanh thân cọc fi : cường độ chịu tải của lớp đất dưới mũi cọc, tra bảng chọn R = 385; T/m 2 R Chia đất nền thành các lớp đồng nhất như trong hình vẽ trên . C ường đ ộ tính toán c ủa ma sát xung quanh cọc và đất bao quanh fi tra bảng, nội suy có : Z1 = 2,75; m, ásét có B = 0,5 => f1 = 1,925 T/m2, l1 = 2,5; m => f21 = 5,45 T/m2, l2 = 1; m Z21 = 4,5; m, sét có B = 0 => f22 = 5,8 T/m2, l22 = 2; m Z22 = 6; m, sét có B = 0 Z3 = 7,75; m, cát hạt trung => f3 = 6,15 T/m2, l3 = 1,5; m Kết quả : Pđ = 1(1. 385.0,3.0,3 + 0,3.4(1,925.2,5 + 5,45.1 + +5,8.1+6,15.1,5) = 71,955; T Ở đây Pv = 110,67; T > Pđ = 71,955; T nên dùng Pđ để đưa vào tính toán . Pd 71 955 , = = 51 4 ; T , Vậy Pgh = K TC 1,4 5 - Xác định sơ bộ diện tích của đáy đài : Áp lực tính toán giả định tác dụng lên đế đài do phản lực đầu cọc gây ra : Pgh 51 4 , = = 63,46 ;T/m2 TT P= (N&M/316) 2 (3.0,3) 2 (3d) Diện tích sơ bộ của đế đài : N TT n Công thức : Fđ = TT (N&M/316) P − γ tb h n NTT : tải trọng tính toán xác định đến đỉnh đài γ tb : trọng lượng thể tích bình quân của đài và đất trên đài lấy γ tb = 2; T/m3 : hệ số vượt tải, n = 1,2 n : chiều sâu chôn đài h 85,65/ 1,2 = 1,43 m2 Kết quả : Fđ = 63,46/ 1,2 − 2.1,5 13
Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng 0,0 coáthieâ nhieâ t n n Z1= ,75m 0,75 1,5 0,15 0,35 2 0,75 Z21= ,5m AÙ 4 SEÙ T Z22= m 6 2,5 Z3= ,75m 7 1 7 SEÙ T 2 -8,5 1,5 CAÙ T HAÏ T TRU NG Sơ đồ xác định sức chịu tải của cọc 14
Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng 6 - Xác định số lượng cọc : Trọng lượng sơ bộ của đài cọc và đất trên các bậc đài : NđTT = n .Fđ.h. γ tb =1,2.1,43.1,5.2 = 5,148; T Số lượng cọc trong móng : N TT + N TT nc = β Công thức : d gh P 85,65+ 5,148 = 2,65 cọc nc = 1,5 Kết quả : 51 4 , Vậy chọn số cọc là nc = 4 cọc và chọn lại diện tích đáy đài Fđ = 1,5x1,5; m2 . 0,25 3 1 1,5 0,3 Sơ đồ bố trí cọc trong mặt bằng 1 0,5 4 2 0,25 0,25 0,25 1 7 - Kiểm tra sức chịu tải của cọc : 1,5 a - Tải trọng tác dụng thẳng đứng : ∑ M .x max ∑N d n,k ± Pmax,min = Công thức : n n ∑x 2 i i =1 ∑ Nd : tổng tải trọng thẳng đứng tính đến đáy đài . ∑M : tổng mômen do tải tải trọng ngoài gây ra so với trục đi qua tr ọng tâm c ủa các tiết diện cọc tại đáy đài . xmaxn,k: khoảng cách từ cọc chịu nén và kéo nhiều nhất đến trục đi qua trọng tâm của các tiết diện cọc tại đáy đài . : khoảng cách từ cọc thứ i đến trọng tâm của các tiết diện cọc tại đáy đài . xi 85,65+ 5,148 (6,2 + 1,5.1)0,5 ± Kết quả : Pmax,min = 4.0,52 4 = 26,16; T = 19,23; T Pmax = 26,16; T ≤ Pgh = 51,4; T Vậy Pmin =19,23; T > 0 không có lực kéo nên không ki ểm tra theo đi ều ki ện chống nhổ . 15
Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng b - Tải trọng tác dụng ngang : H0 ≤ Hng Điều kiện : H0 = ∑ = = 0,25;T H1 n 4 Hng : sức chịu tải trọng ngang của cọc, tra bảng ứng với chuyển vị ngang của c ọc ∆ ng =1 cm được Hng = 6; T là Vậy :H0= 0,25; T ≤ Hng = 6; T nên thoả mãn điều kiện chống chuyển vị ngang . 8 - Kiểm tra cường độ của nền đất dưới đáy móng khối quy ước : Dùng tổ hợp cơ bản, tải trọng tiêu chuẩn (N015) . 82,50 = 68,75 T Ntc = 1,2 3,5 = 2,91 T Mtc = 1,2 1,00 = 0,83 T Ntc = 1,2 Giả thiết ta có móng khối quy ước ABCD với kích thứơc là Aqu, Bqu, Hqu . ∑ ϕi hi ϕ α = TB = Góc mở : 4∑ h i 4 1 ( 22.2,5 + 20.3 + 30.1,5) = 5,710 = 4.7 Chiều dài và chiều rộng của đáy khối quy ước : Aqu = Bqu = a + 0,3 + 2.l.tg(5,710) = 1 + 0,3 + 2.7.tg(5,710) = 2,7; m 1,5 Chiều cao của khối quy ước : Hqu = hm + L = 1,5 + 7 = 8,5; m Sơ đồ đáy móng khối quy ước 8,5 7 5,71 1 Xác định trọng lượng của khối quy ước : 2,7 Trọng lượng của đất và đài cọc từ đáy đài trở lên : N1 = Aqu . Bqu . hm . γ tb 16
Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng = 2,7 . 2,7 . 1,5 .2 = 21,87; T Trọng lượng của lớp đất á sét từ đáy đài đến hết lớp này N2 = (F0 – 4Fc)( γ 1h1 + γ đn1h’) = (2,72 – 4.0,32)(1,96.1,5 + 1,039.1) = 27,57; T Trọng lượng của lớp đất sét : N3 = (F0 – 4Fc) γ đn2.h2 = (2,72 – 4 . 0,32)1,037.3 = 21,56; T Trọng lượng của lớp cát hạt trung : N4 = (F0 – 4Fc) γ đn3.h3 = (2,72 – 4.0,32).0,98.1,5 = 10,19; T Trọng lượng của cọc : N5 = 4Fchc γ bt = 4.0,3.0,3.7.2,5 = 6,3; T Vậy trọng lượng củakhối móng quy ước là : Nqu = 21,87+ 27,57+ 21,56+10,19+ 6,3 = 87,49; T Tải trọng tiêu chuẩn ở đáy khối móng quy ước là : Ntc = Ntc0 + Nqu = 68,75 +87,49 = 156,24; T Điều kiện kiểm tra : * σ tb < Rtc tc * σ max < 1,2.Rtc tc Áp lực do tải trọng tiêu chuẩn gây ra : ∑ N tc σ tc = tb F 156,24 = 21 43; T/m2 σ tc = , tb 2,72,7 M 0 + Q0 .H qu tc tc M tc σ =σ ± = σ tb ± tc d d max,min tb Wqu Wqu 2,91+ 0,83.8,5 ± = σ tmax,min c = 21,43 2,7.2,72 24,47; T/m2 6 = 18,39; T/m2 Cường độ tiêu chuẩn của nền : Rtc = m(A Bqu +B Hqu ) γ đn3+ D.C Công thức : m=1 ϕ = 30o nên tra bảng có A = 1,15, B = 5,59, D = 7,95 . Bqu = 2,7; m, Hqu = 8,5; m γ đn3 = 0,98; T/m3, C = 0,08; KG/cm2 = 0,8; T/m2 Kết quả : Rtc = 1(1,15.2,7+5,59.8,5) 0,98 + 7,95.0,8 = 55,85; T/m2 Vậy đã thoả mãn điều kiện : * σ tb = 21,43 < Rtc = 55,85 tc * σ max = 24,47
Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng Khi tính toán kiểm tra độ lún của móng cọc ta xem móng c ọc như khối móng quy ước và tính giống như với móng nông . Tính lún theo phương pháp cộng từng lớp . Dùng tổ hợp cơ bản, tải trọng tiêu chuẩn . a - Áp lực gây lún : Pgl = σ tb − γ.H qu = 21,43 – 2. 8,5 = 4,4; T/m2 tc ≈ 0,5; KG/cm2 b - Tính nén lún theo phương pháp cộng lún từng lớp : n ∑a .Pi .h i Áp dụng công thức : S= 0i 1 Trong đó : hi _ chiều dày các lớp phân tố . Pi _ áp lực trung bình tại điểm giữa lớp thứ i, do áp lực Pgl sinh ra . a0i _ hệ số nén lún tương đối của lớp thứ i . ai a0i = 1 + e0i Để đơn giản a0i , xác định tương ứng với áp lực gây lún P gl = 0,5 KG/cm2 là hằngsố với mỗi lớp đất . Lớp III: ap=0,5 = 0,017; cm2/KG ap=0,5 0,017 = = 0,01; cm2/KG a p=0,50 = 1 + e0 1 + 0,667 c - Chiều dày các lớp phân tố : Chọn hi = 1 m cho tất cả các lớp vì hi ≤ 0,4Bqu = 0,4 . 2,7 = 1,08; m . d - Tính và vẽ biểu đồ ứng suất do áp lực gây lún sinh ra tại các điểm : σ Zi = K 0i Pgl P a 2z K0i = f( , i ) bb σ Zi = γ tb h m + ∑ γ i h i γ ∑γ l 1,96.1,5 + 1,039.2,5 + 3.1,037+ 1,5.0,98 ii γ tb = = = 1,19; T/m3=1,19;g/cm3 ∑l 1,5 + 2,5 + 3 + 1,5 i 18
Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng sau : Lớp Điể Zi a/b 2Zi/b K0i a0i S(cm) γ σ P (KG/cm2) σ zi (KG/cm2) zi m (cm) 0 0 0 1,000 0,5 1,012 CÁT 1 100 0,76 0,816 0,408 1,07 HẠT 2 200 1 1,54 0,473 0,237 1,12 0,01 2,817 TRUNG 3 300 2,31 0,275 0,138 1,22 γ Tại điểm thứ 3 (thuộc lớp 3) ta có σ Z = 0,138 < 0,2 σ Z = 0,2 . 1,22 = 0,224; KG/cm2 nên chỉ P tính lún đến điểm thứ 3 . 0,5 + 0,138 n S = ∑ a0i .Pi .h i = 100.0,01.( + 0,408 +0,237 )= 0,964 cm 2 1 Vậy S = 0,964 cm < Sgh = 8 cm nên thoả mãn về điều kiện tính lún . 1,5 AÙ SEÙ T 8,5 SEÙ T 7 5,71 0 1,012 CAÙ T 0,5 1 1,07 0,408 TRU NG 2 1,12 0,237 3 1,22 0,138 Biểu đồ ứng suất dưới đáy móng . 19
Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng 1 0 - Kiểm tra khi vận chuyển và khi treo trên giá búa : Dùng tổ hợp bổ sung và tải trọng tính toán để kiểm tra . NTT = 85,65 T, MTT = 6,2 Tm, QTT = 1 T a - Khi vận chuyển : a a 7 Mm x M a Tải trọng : q = k.F. γ bt = 1,5 . 0,3 . 0,3 . 2,5 = 0,338; T/m Khoảng cách từ gối tựa đến mút cọc : a = 0,207 . l = 0,207 . 7,5 = 1,55; m Mômen lớn nhất do cọc chịu : Mmax = 0,043 ql2 = 0,043 . 0,338 . 7,52 = 0,82; Tm Cọc có cốt thép đặt đối xứng : Fa = 4,022; cm2 Khả năng chịu lực của cọc : Mgh = Ra Fa (h0 – a’) = 20000 . 4,022 . 10-4 (30-8) 10-2 = 1,77; Tm Vậy Mmax = 0,82; Tm < Mgh = 1,77; Tm nên đủ khả năng chịu lực khi vận chuyển . b – Khi treo cọc lên giá búa : a 7 a Mm x a M Q 20