Đồ án nền móng công trình ( thuyết minh + file Cad )

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM
KHOA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN NỀN MĨNG CƠNG TRÌNH

PHẦN I: MĨNG NƠNG


I.
XỬ LÝ SỐ LIỆU:
1. Cơng trình: Cho các móng có nội lực tiêu chuẩn dưới chân cột tại cao độ mặt
đất như sau:
Đề số

Nội lực

Đơn vị

Móng C1

Móng C2

Móng C3

21

No

T

42

82

24

21

Mo

Tm

6,8

12,5

2,4

21

Qo

T

1,9

4,5

1,4

2. Tiêu chuẩn tải trọng dưới chân cột:

tc

No =

tt

tt

tt

No
M o tc Q o
tc
; Mo =
;Qo =
k
k
k

k: Hệ số vượt tải (1,1 – 1,2)  chọn k = 1,15
Cột 1

Tải trọng
tiêu chuẩn
Hệ số k
Tải trọng
tính tốn

Cột 2

Cột 3

No

Mo

Qo

No

Mo

Qo

No

Mo

Qo

(kN)

(kNm)

(kN)

(kN)

(kNm)

(kN)

(kN)

420

68

19

820

125

45

240

24

14

1,15

1,15

1,15

1,15

1,15

1,15

1,15

1,15

1,15

483

78,2

21,85

943

143,75 51,75

276

27,6

16,1

(kNm) (kN)

3. Nền đất.
Số

CÁC LỚP ĐẤT

Mực nước ngầm


thứ
tự
21

Lớp 1
Số hiệu
H(m)
46
2.4

Lớp 2
Số hiệu
H(m)
93
4.0

Lớp 3
Số hiệu
92

(tính từ mặt đất)
(m)
2.8

4. Tài liệu địa chất cơng trình:
-

Khu vực xây dựng, nền đất gồm 3 lớp đất chiều dày hầu như không đổi:
Lớp 1: Số hiệu 46 dày 2,4 m
Lớp 2: Số hiệu 93 dày 4,0 m
Lớp 3: Số hiệu 92
Mực nước ngầm ở độ sâu 2,8 m

-

Xét các lớp đất:

 Lớp 1: Số hiệu 46 có các chỉ tiêu cơ lý như sau:
STT

46

Độ
ẩm
Tự
Nhiên
W%
41.6

Giới Giới Dung
hạn
hạn trọng
nhão
dẽo

tự
W nh % W d % nhiên
3
γ T /m
44.5

23.7

1.78

Tỷ
trọng
hạt
∆

Góc
Lực
ma sát dính,
trong
c
φ độ kg /cm 2

2.69

5 °55

0.13

Kết quả thí nhiệm nén ép
e-p Với tải trọng nén p (kpa)

50

100

150

200

0.991

0.953

0.923

0.903

Kết quả
Kết
xuyên
quả
tĩnh
xuyên
q c ( Mpa ) t.c N

Từ đó ta có :
- Hệ số rỗng tự nhiên :
e 0=

-

Độ bão hòa:
G=

-

∆ W 2 , 69 x 0 , 416
=
=0 , 981
e
1 , 14

¿ ≫ Phân loại đất theo độ no nước ¿>¿ 0,8 < G = 0,981 <1 => Đất no nước

Kết quả nén không nở ngang -eodometer: hệ số nén lún trong khoảng áp lực
100 -200 Kpa:
a 1−2 =

-

∆ . γ n (1+W )
2,69× 1× ( 1+ 0,416 )
−1=
−1=1.14
γ
1,78

e100 −e 200 0.953−0.903
−2 1
=
=0.05 . 10

p200 − p100
200−100
kpa

Chỉ số dẻo

I p=W nh−W d =44,5 %−23,7 %=20,8 % >17 %

0.21

2


¿ ≫ Đất thuộc loại đất sét

-

Độ sệt
I L=

W −W d 41,6 %−23,7 %
=
=0,86 ( 0,75 ≤ 0,86≪ 1 )
Ip
20,8 %

¿ ≫ Trạng thái dẻo chảy

Biểu đồ hệ số nén ép e-p lớp đât 1
0.9

0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

 Lớp 2: Số hiệu 93 có các chỉ tiêu cơ lý như sau:
STT

93

Độ
ẩm
Tự
Nhiên
W%
19.9

Giới Giới Dung
hạn
hạn trọng
nhão
dẽo
tự
W nh % W d % nhiên
γ T /m3
52.2

20.0

1.89

Tỷ
trọng
hạt
∆

Góc
Lực
ma sát dính,
trong
c
φ độ kg /cm2

2.73

19 ° 15

Từ đó ta có :
- Hệ số rỗng tự nhiên :
e 0=

-

100

200

300

400

0.715

0.705

0.700

0.697

∆ . γ n (1+W )
2,73× 1× ( 1+ 0,199 )
−1=
−1=0,732
γ
1,89

Độ bão hịa:
G=

0.39

Kết quả thí nhiệm nén ép
e-p Với tải trọng nén p (kpa)

∆ W 2 , 73 x 0 , 199
=
=0 ,742
e
0,732

Kết quả
Kết
xuyên
quả
tĩnh

xuyên
q c ( Mpa ) t.c N
5.08

28


-

Phân loại đất theo độ no nước ¿>¿ 0,5 < G = 0,742 < 0,8 => Đất ẩm
Kết quả nén không nở ngang -eodometer: hệ số nén lún trong khoảng áp lực
100 -200 Kpa:
a 1−2 =

-

-

e100 −e 200 0.715−0.705
−2 1
=
=0.01 . 10
p200 − p100
200−100
kpa

Chỉ số dẻo

I p=W nh−W d =52,2%−20 %=32,2 % >17 %
¿ ≫ Đất thuộc loại đất sét

Độ sệt
I L=

W −W d 19,9%−20 %
=
=−0,003< 0
Ip
32,2 %

¿ ≫ Trạng thái cứng

-

Dung trọng đẩy nổi:
γ dn 2=

( ∆−1) γ n ( 2, 73−1)10
3
=
=9,99 KN / m
1+e
1+0,732

Biểu đồ hệ số nén ép e-p lớp đât 2
0.81
0.8
0.79
0.78
0.77

0.76
0.75
0.74
0.73
0.72
0.71

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

 Lớp 3: Số hiệu 92 có các chỉ tiêu cơ lý như sau:
Độ
ẩm

Giới
hạn

Giới
hạn

Dung
trọng

Tỷ
trọng

Góc
ma sát

Lực
dính,

Kết quả thí nhiệm nén ép
e-p Với tải trọng nén p (kpa)

Kết quả
xuyên

Kết
quả


STT

92

Tự
Nhiên
W%
27.8

nhão
dẽo
tự
W nh % W d % nhiên
γ T /m3
45.0

28.1

1.92

hạt
∆

trong
φ độ

c
2
kg /cm

100

200

300

400

2.72

19 ° 55

0.32

0.790

0.774

0.761

0.750

tĩnh
xuyên
q c ( Mpa ) t.c N

Từ đó ta có :
- Hệ số rỗng tự nhiên :
e 0=

-

Độ bão hịa:
G=

∆ . γ n (1+W )
2,72× 1× ( 1+ 0,278 )
−1=
−1=0,81
γ
1,92

∆ W 2 , 72 x 0 ,278
=
=0 , 933
e
0,81

Phân loại đất theo độ no nước ¿>¿ 0,8 < G = 0,981 <1 => Đất no nước
-

Kết quả nén không nở ngang -eodometer: hệ số nén lún trong khoảng áp lực
100 -200 Kpa:
a 1−2 =

-

e100 −e 200 0.790−0.774
−2 1
=
=0.016 .10
p200 − p100

200−100
kpa

Chỉ số dẻo

I p=W nh−W d =45 %−28,1 %=16,9 %<17 %

¿ ≫ Đất thuộc loại đất sét pha

-

Độ sệt
I L=

W −W d 27,8 %−28,1%
=
=−0,018< 0
Ip
16,9 %

¿ ≫ Trạng thái cứng

Biểu đồ hệ số nén ép e-p lớp đât 3
0.81
0.8
0.79
0.78
0.77
0.76
0.75

0.74
0.73
0.72
0.71

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

5.18

28

Nhận xét: Qua các chỉ tiêu như trên, ta nhận thấy lớp 1 là lớp đất yếu dày 2,4 m nên ta
loại bỏ lớp đất 1 này, Lớp đất 2 là lớp đất tốt có thể sử dụng phương án móng nơng đặt
lên lớp đất 2 trên nền tự nhiên.

Hình 1: Sơ đồ trụ địa chất cơng trình
4.1.

Mơ đun biến dạng E (SPT)

E=

a+c ( N SPT +6 )
10

Loại đất
Sét
Sét
Sét pha
4.2.

Độ sệt
Dẻo-chảy
Cứng
Cứng

a
0
40
40

c
3
3
3

N SPT

2
28
28

E ( Mpa )

2,4
14,2
14,2

Thí nghiệm hiện trường (CPT)

E0 =α C . q c

STT

Loại đất

Độ sệt

q c (Mpa)

αc

E0 (Mpa)


1
2
3

Sét
Sét
Sét pha

Dẻo chảy
Cứng
Cứng

0.21
5.08
5.18

5
5
5

1,05
25,4
25,9

5. Phương án móng:
-

Tải trọng cơng trình khơng lớn lắm.

-

Lớp đất 1 có độ dày 2,4 m đất yếu và mực nước ngầm cách đáy lớp 0,4 m.

-

Lớp đất 2 có độ dày 4,0 m đất tốt

-

Chọn chiều sâu chơn móng 2,4m ( khơng kể đến lớp bê tơng lót ở đáy móng)

-

Móng dạng đơn BTCT dưới cột, Băng BTCT dưới tường BTCT chịu lực

-

Tường ngăn và bao che có thể dùng móng gạch hay giằng móng để đỡ

6. Tiêu chuẩn xây dựng:
- Theo TCVN 9362 – 2012 (Bảng PL16): Nền nhà và cơng trình, ta có:
- Độ lún lớn nhất: Sgh = 8 cm
- Chênh lệch độ lún tương đối cho phép:

∆ S gh
=¿ 0,2%

∆

- Phương pháp tính tốn ở đây là phương pháp hệ số an toàn duy nhất, lấy Fs= 2 -3
(đối với nền đất cát khơng lấy được mẫu ngun dạng thì nên lấy Fs=3, cịn đối
với đất dính số liệu thí nghiệm tin cậy nên lấy Fs= 2)
7. Vật liệu làm móng:
- Chọn B20 (M250) Rb = 11500 kPa; Rbt = 900 kPa
- Thép CB300-V chịu lực: RS= 260000 kPa
- Lớp lót M100 (B 7,5) dày 10 cm
- Lớp bảo vệ cốt thép đáy móng dày 3,5 cm


II. THIẾT KẾ MĨNG ĐƠN M(C-1) BÊ TƠNG CỐT THÉP TRÊN NỀN ĐẤT TỰ
NHIÊN:
1. Xác định cường độ tính tốn của đất nền:
-

Giả thiết chiều rộng móng b= 1,8 m, Chiều sâu chơn móng đã chọn h = 2,4 m

-

Cường độ tính tốn đất nền:
R=

m 1 m2
'
( Ab γ II + Bh γ II + D c II −γ II h o)
k tc

Trong đó:

 m1 = 1,2 (lớp 2 là lớp đất sét có độ sệt ≤ 0,5 );
 m2 = 1,0 ( Giả thiết tỷ số L/H ≥ 4);
 ktc = 1,0 ( Các chỉ tiêu cơ lý của đất xác định bằng thí nghiệm trực
tiếp);
 φ II =φtc =19 ° 15 ; Tra bảng 2.1 ta có:
o A = 0,476;
o B = 2,915;
o D = 5,511;
 cII = 39 kPa;


γ II =¿ 18,9kN /m3



'
3
γ II =17 , 8 kN /m – đáy móng nằm trên mức nước ngầm;

 ho = 0 ( Cơng trình khơng có tầng hầm)
Thay số vào cơng thức trên ta có:
R=

1,2 x 1 , 0
( 0 , 476 x 1, 8 x 18 , 9+2 , 915 x 2 , 4 x 17 , 8+5 , 511x 39 )=426 , 78 kPa
1,0

2. Xác định sơ bộ kích thước đáy móng:
- Diện tích sơ bộ đáy móng được xác định theo cơng thức:
N tco

820
2
A sb =k
=1,2 x
=2 ,60 m
R−γ tb h
426,78−20 x 2 , 4


- Ta có:

{

l
=1 , 8 =≫ l=2, 16 m
b
b=1 , 21 m
lxb=2,60

{

 Chọn kích thước móng 1: b x l = 1,4 x 2,3
3. Kiểm tra điều kiện áp lức tại đáy móng:
- Điều kiện kiểm tra:

{

ptctb ≤ R
tc
p max ≤1,2 R

- Áp lực tiêu chuẩn trung bình tại đáy móng:
tc

pmax ,min =

N tc
6e
(1±
)
lb
l

Trong đó:
tc

tc

N =N 0 +G=820+1 , 4 x 2 , 3 x 2 , 4 x 20=974 ,56 kN
tc

tc

tc

M =M 0 +Q0 x hQ =125+ 45 x 2 , 4=233 kNm

M tc
233
e= tc =

=0 , 239
974 , 56
N

Thay số vào ta có:

[

(
(

)
)

tc

ptb =

p tcmax + ptcmin
=302,66 kPa
2

So sánh : (b = 1,4 m  R =422,46 kPa)
tc

(
(

)
)

N tc
6e
974 , 56
6 x 0 , 239
1+
=
1+
=491 ,36 kPa
lb
l
1,4 x2,3
2 ,3
N
6e
974 ,56
6 x 0 , 239
p tcmin= tc 1−
=
1−
=113,96 kPa
lb
l
1 , 4 x 2 ,3
2, 3

p tcmax =

pmax =491,36 kPa< 1,2 R=1,2 x 422,46=506,96 kPa

tc

ptb =302,66 kPa< R=¿ 421,38 kPa

Và
1,2 R−p tcmax
R−p tctb
x 100=3 , 07 % ;
x 100=28 ,17 %
1,2 R
R

4. Kiểm tra nền theo trạng thái giới hạn II:
- Chia lớp đất nền dưới đáy móng thành những lớp phân tố đồng nhất có chiều dày
hi ≤ b/4 = 1,4/4 ¿ 0,35 ¿>¿ Chọn h¿ 0 , 3 m
Từ mực nước ngầm đến đáy lớp 2: γ = γ dn 2
γ dn 2=

-

( ∆−1)γ n ( 2, 73−1) 10
3
=
=9,99 KN / m
1+e
1+0,732

Ứng suất bản thân ở đáy móng là:
pd ,z =2 ,4 =γ lớp đất2 x h=18 , 9 x 2 , 4=45 , 36 kPa

-

Ứng suất bản thân tại mực nước ngầm:
pd ,z =2 ,8= pd , z=2 ,4 + γ lớp đất 2 x h=45 , 36+18 , 9 x 0 , 4=52 , 92 kPa

-

Ứng suất bản thân dưới mực nước ngầm:
pd ,z =3= pd , z =2 , 8 +γ dn 2 x h=52 , 92+ 9 , 99 x 0 , 2=54 , 92 kPa

-

Ứng suất gây lún của móng tại tâm đáy móng:
tc

p z=α x p0 ; p 0= ptb − pdz=2 , 4=274,24−45,36=228 , 88 kPa

Trong đó α – hệ số tra bảng 2.7 phụ thuộc vào tỷ số 2z/b và l/b = 2,4/2 = 1,64
- Độ lún của lớp á sét, do lớp này có kết quả thí nghiệm nén lún, độ lún của các
lớp phân tố xác định theo công thức:
Si=

e 1 i−e 2i
×hi
1+ e1 i

trong đó:

e1i - hệ số rỗng ứng với áp lực nén p1i (do trọng lượng bản thân của đất);
e2i - hệ số rỗng ứng với áp lực nén p2i (do trọng lượng bản thân của đất và áp lực
phụ thêm do tải trọng cơng trình).
Lưu ý: Các giá trị p1i và p2i được tính tại điểm giữa của các lớp phân tố.
Việc tính tốn được lập thành bảng sau:


Lớp
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

PZ
( kPa )

Pd ,z
( kPa )

Điểm

Z (m)

2z/b

α

0

0

0

1

228,88

45,36

1

0,3

0,43

0,965

220,87

51,03

2

0,6

0,86

0,833

190,66

54,92

3

0,9

1,29

0,667

152,66

57,92

4

1,2

1,71

0,523

119,70

60,91

5

1,5

2,14

0,408

93,38

63,91

6

1,8

2,57

0,321

73,47

66,91

7

2,1

3,00

0,257

58,82

69,90

8

2,4

3,43

0,208

47,61

72,90

9

2,7

3,86

0,172

39,37

75,90

10

3,0

4,29

0,143

32,73

78,89

11

3,3

4,71

0,122

27,92

81,89

12

3,6

5,14

0,104

23,80

84,89

13

3,9

5,57

0,090

20,60

87,89

14

4,2

6,00

0,079

18,08

90,88

P1 i
( kPa )

P2 i
( kPa )

e1i

e2i

Si
(m)

48,19

273,06

0,724

0,701

0,0040

52,97

258,73

0,723

0,702

0,0036

56,42

228,08

0,722

0,704

0,0031

59,41

195,59

0,722

0,706

0,0028

62,41

168,95

0,721

0,708

0,0023

65,41

148,83

0,721

0,710

0,0019

68,40

134,54

0,720

0,712

0,0014

71,40

124,61

0,720

0,713

0,0014

74,40

117,89

0,719

0,713

0,0010

77,39

113,44

0,719

0,714

0,0009

80,39

110,71

0,718

0,714

0,0007

83,39

109,25

0,718

0,714

0,0007

86,39

108,59

0,717

0,714

0,0005

89,38

108,72

0.717

0,714

0,0005

ST =0,0248 m


- Tại đáy lớp 14 có pz =18,08 kPa < 0,2.pdz = 0,2 x 90,88= 18,176 kPa và
5 < pdz/pz = 5,03 < 10  Do vậy, ta dừng tính lún tại phân lớp này.
 Độ lún S = 2,48 cm < 8 cm  Thỏa mãn điều kiện về độ lún giới hạn

Hình 2: Biểu đồ áp lực do tải trọng bản thân và do tải trọng cơng trình


5. Tính tốn độ bền và cấu tạo móng:
a) Xác định chiều cao móng.
- Chọn B20 (M250) Rb = 11500 kPa; Rbt = 900 kPa
- Thép CB300-V chịu lực: RS= 260000 kPa
- Sơ bộ tiết diện cột:
tt

F=k

N0
; C họn k =1,5 do ảnh hưởng của M khá lớn
Rb

¿> F=1,5

943
2
=0 , 12 m
11500

=> Chọn b0 x l0 = 0,3 x 0,4 = 0,12 m2
- Áp lực tính tốn dưới đáy móng:
ptcmax ,min =

N tc
6e
(1±
)
lb
l

Trong đó:
N tt =N tt0 + 1, 1 Gtt =943+1,1 x 1 , 4 x 2 ,3 x 2, 4 x 20=1113,02kN
tt

tt

tt

M =M 0 +Q 0 x h Q=143 , 75+51,75 x 2 , 4=267,95 kNm

e=

tt

M
267,95
=
=0,241
tt
1113,02
N

Thay số vào ta có:

[

(
(

)
)

(
(

)
)

N tt
6e
1113,02
6 x 0,241
1+
=
1+
=562,97 kPa
lb
l
1,4 x 2,3
2,3
N tt
6e
1113,02
6 x 0,241
tt
p min =
1−
=
1−
=128,34 kPa
lb
l
1,4 x 2,3
2,3
tt

pmax =

tt

tt

p +p
p = max min =345 , 65 kPa
2
tt
tb

- Chiều cao móng theo điều kiện chịu uốn xác định theo công thức :


√

ptt0 l tt
h0 ≥ L
0,4 l tr R b

Trong đó:
tt
l = 2,3 m;

Rb=¿=11500 kPa ;¿

l tr =l c =0,4 m;
tt

L=

l −l c 2,3−0,4
=
=0,95 m
2
2

ptt1 + pttmax
p=
, từ hìnhvẽ trên ta có :
2
tt
0

L ( pmax − pmin )
0 , 95 x ( 562,97−128,34 )
−
=562,97−
l tt
2,3
tt

tt
1

p =p

tt
max

tt

¿ 383,45 kPa
tt

p0 =

ptt1 + pttmax 383,45+562,97
=
=473,21 kPa
2
2

Thay số :

√

√

ptt0 l tt
473,21 x 2,3
h0 ≥ L
=0,95
=0,73 m
0,4 l tr R b
0,4 x 0,4 x 11500

- Chọn chiều cao tổng cộng của móng h = 75 cm. Đáy móng có cấu tạo lớp
bê tơng lót móng, chiều dày lớp bê tơng bảo vệ móng abv = 3,5 cm, do đó
a=3,5+

Φ
≈ 5 cm . Vậy chiều cao làm việc của móng h0 = 70 cm.
2


Hình 3: Xác định chiều cao của đế móng
- Kiểm tra chọc thủng đáy móng ở phía có pttmax :
( pttct + pttmax )
- Lực gây chọc thủng: N ct =
l ct b
2

Trong đó:
tt
c

p =p

tt
max

l ct ( p ttmax− p ttmin )
0,4 ( 562,97−128,34 )
−
=562,97−
l tt
2,3

¿ 487,38 kPa

( pttct + pttmax )
487,38+562,97
N ct =
l ct b=
0,4 x 1 , 4=294,1 kN
2
2


Hình 4: Kiểm tra chọc thủng để móng
- Khả năng chống chọc thủng:
Φ=α R bt btb h 0
α =1 ;

b tb =

b c + bd b c + ( b0 + 2h 0 )
=
=bc +h0 =0,3+0 , 7=1m
2
2

Thay số:
Φ=1 x 900 x 1 x 0,7=630 kN

So sánh:
N ct =294 ,1 kN <Φ=630 kN

 Như vậy chiều cao móng thỏa mãn điều kiện chống chọc thủng.
b) Tính tốn cốt thép đế móng:

[

tt

p max =562,97 kPa
tt
p min=128,34 kPa
tt
ptb =345,65 kPa
tt
p1 =383,45 kPa


Hình 5: Sơ đồ tính tốn cốt thép cho đế móng
a, Mặt bằng; b, Sơ đồ tính từ mặt cắt I-I; C, Sơ đồ tính từ mặt cắt II-II
- Về sơ đồ tính, xem đáy móng như một dầm cơng xơn ngàm tại mép cổ móng, chịu tải
trọng phân bố do phản lực của đất nền. Dùng 2 mặt cắt I-I và II-II đi qua mép cột theo 2
phương ( hình vẽ).
- Mơ men theo phương cạnh dài (mép cổ móng theo mặt cắt I-I):
tt

MI=

tt

2 pmax + p 1 2
2 x 562,97+383,45
2
L b=

0 , 95 x 1 , 4=317,85 kNm
6
6

- Mơ men theo phương cạnh ngắn (mép cổ móng theo mặt cắt II-II):
2

M II =

( b−bc )
8

( 1,4−0,3 )2
p l=
×345,65 x 2 , 3=120,24 kNm
8
tt
tb

- Diện tích cốt thép theo phương cạnh dài:
A sI =

MI
317,85
2
2
=
=0 , 00194 m =19 , 4 c m
0,9h 0 R s 0,9 x 0 ,7 x 26 0000

 Chọn thép : 14 ϕ 14 có AsI = 21,54 cm2


- Khoảng cách giữa tim các thanh thép :
aI=

b−( 25 x 2+14) 14 00−64
=
=103 mm
n−1
13

- Để tiện thi công ta chọn aII = 100  Số thanh thép 14
- Kết hợp với điều kiện cấu tạo  Vậy AsI : 14 ϕ 14 a 100
- Diện tích cốt thép theo phương cạnh ngắn:
A sII =

M II
120,24
=
=0 , 00073 m 2=7 , 3 c m2
0,9 h0 R s 0,9 x 0 ,7 x 26 0000

 Chọn thép : 7ϕ 12 có AsII = 7,91 cm2
- Khoảng cách giữa tim các thanh thép :
a II =

l −(25 x 2+14 ) 23 00−62
=
=373 mm

n−1
6

- Để tiện thi công ta chọn aII =350  Số thanh thép 8
- Kết hợp với điều kiện cấu tạo  Vậy AsII : 5ϕ 14a200