Tính toán và thiết kế xây dựng móng dưới tường nhà kho

Page 1 of 22
M U
Sự ra đời và phát triển của môn cơ học đất nền móng gắn liền với lịch sử đấu
tranh phát triển sản xuất của loài ngời.Từ thời cổ đại, loài ngời đã biết sử dụng đất
vào mục đích xây dựng các công trình cho mình, nhằm phục vụ các nhu cầu về đi
lại, về ở, vui chơi giải trí Nhng để tạo nên đợc một công trình thì bớc đầu tiên
đóng vai trò quyết định là ta phải xây dựng đợc phần móng của nó. Bởi lẽ móng và
bản thân nền có ổn định thì công trình bên trên mới tồn tại và sử dụng một cách
bình thờng. Ngời thiết kế chỉ có thể chọn đợc phơng án nền móng đảm bảo yêu cầu
về kỹ thuật và kinh tế khi có sự hiểu biết sâu sắc về cơ học đất, nền và móng cũng
nh kỹ thuật thi công nền móng. Chính vì vậy mà hai lĩnh vực cơ học đất nền
móng luôn có mối quan hệ chặt chẽ bổ trợ cho nhau.
Cùng với sự phát triển của xã hội, các công trình xây dựng ngày càng có quy mô
lớn hơn cả về chiều rộng, chiều cao và chiều sâu.Đồng thời cũng đòi hỏi việc xây
dựng cần có những kỹ thuật tiên tiến đảm bảo sự ổn định cho các công trình.Do đó
việc nghiên cứu, thiết kế móng cho các công trình này cũng đòi hỏi phải có những
kiến thức sâu rộng về cơ học đất- nền móng và đa ra những phơng án thiết kế phù
hợp với quy mô, tải trọng công trình đó.
Là một kỹ s địa chất công trình trong tơng lai, tôi cũng nh toàn thể các sinh viên
nghành ĐCCT- ĐKT

đã và đang có điều kiện đợc các thầy cô giáo thuộc bộ môn
Nguyn Minh Sang
Page 2 of 22
Địa chất công trình truyền đạt và giảng dạy những kiến thức về môn cơ học đất
nền móng.
Theo phơng châm : học đi đôi với hành , nhằm phục vụ cho việc nâng cao hiểu
biết và áp dụng vào tính toán thiết kế, tôi đợc các thầy cô giáo giao cho nghiên cứu
và viết đồ án môn học cơ học đất - nền móng trong kỳ thứ II năm học thứ 4 ( 2009-
2010 )
Đồ án của tôi ký hiệu III.3 với nội dung nh sau :

Mt khu vc cú nn t nh sau (hỡnh III.1):
- Lp 1:Lp t lp cú thnh phn hn tp,dy 1.5m
- Lp 2:Sột pha do cng,dy 4m
- Lp 3:Bựn sột,dy vụ tn
Ch tiờu c lý ca cỏc lp t cho trong bng III.1:
Bng III.1: Cỏc ch tiờu c lý ca lp t
Lp m Khi
lng
th tớch
Khi
lng
riờng
H s
nộn lỳn
Lc
dớnh kt
Gúc ma
sỏt trong
H s
thm
W(%)
w
(g/cm
3
)

s
(g/cm
3
)

a
1-2
(cm
2
/kG)
c
(kG/cm
2
)
K
10
-
7cm
/s
2 23.1 2.01 2.73 0.031 0.34 15 3
3 69 1.49 2.49 0.094 0.08 5.5 0.1
Nguyn Minh Sang
Page 3 of 22
Trờn khu vc ny,ngi ta d kin xõy dng mt cụng trỡnh nh kho cú tng rng
0.4m,ti trng tỏc dng ỳng tõm trờn mt một di tng l P
tc
=26 (T/m).
Nhi m v thit k:
1.Thit k múng di tng nh kho.
2.Xõy dng cỏc ng cựng ng sut nộn ộp thng ng di ỏy múng:

z
=0.6kG/cm
2
;

z
=0.4kG/cm
2
;
z
=0.2kG/cm
2
.
3.Kim tra iu kin n nh v cng ca lp bựn.
4.Tớnh toỏn v v biu lỳn ca nn t di múng theo thi gian.
Sau một thời gian làm việc nghiêm túc với sự hớng dẫn tận tình của thầy hng
dn, tôi đã hoàn thành đồ án môn học với nội dung nh sau:
M u
Chng 1: Thit k múng di tng
Chng 2: Xõy dng cỏc ng cựng ng sut

Chng 3: Kim tra iu kin n nh v cng ca lp bựn
Chng 4: Tớnh toỏn v v biu lỳn ca nn t di múng theo thi
gian.
Kt lun
Nguyn Minh Sang
Page 4 of 22
Bản đố án không những là điều kiện để tôi trau dồi, ôn luyện mở rộng thêm kiến
thức mà nó còn là điều kiền để tôi tập làm quen dần với những đồ án tiếp theo lớn
hơn, với yêu cầu cao hơn mà cụ thể là đồ án tốt nghiệp sau này
Do trình độ còn nhiều hạn chế nên bản đồ án này không thể tránh khỏi những sai
sót, rất mong đợc sự hớng dẫn, chỉ bảo của các thầy cô giáo và sự góp ý của các bạn
đồng nghiệp
Xin chân thành cám ơn !
Hà Nội , tháng 3 năm 2010.

Sinh viên thực hiện
Nguyễn Tất Thỡn
Nguyn Minh Sang
Page 5 of 22
Chng 1: Thit k múng di tng
Thiết kế móng là một công việc phức tạp liên quan đến nhiều vấn đề . Căn cứ vào
điều kiện của đất nền khi xây dựng công trình : bên dới là lp bựn sột,dy vụ tn ,
lớp đất đắp bên trên là lp sột pha do cng,dy 4m. Căn cứ vào đặc điểm của công
trình khi xõy dng mt cụng trỡnh nh kho cú tng rng 0.4m,ti trng tỏc dng
ỳng tõm trờn mt một di tng l P
tc
=26 (T/m). Tôi đi đến quyết định chọn loại
móng băng có độ cứng hữu hạn với chiều sâu chôn móng là h=1,7(m) .Bởi nếu đặt
móng vào lp sột pha do cng công trình sẽ đảm bảo ổn định hơn so với lp bựn
sột bên dới .
Ta cú: b
2
+ k
1
.b k
2
= 0 (1)
với : k
1
= M
1
.h + M
2
.
w

c

- M
3
.
.
.
tb
w
h
m


k
2
=
3
H
w
M P
m

ì
ì
Trong ú: -
tb
là khối lợng thể tích trung bình của vật liệu làm móng và đất ở trên
móng,
tb
= 2,2 (T/m

3
)
- c

là lực dính của khối đất đắp c

= 0,34 (kG/cm
2
) =3,4(T/m
2
)
-
w
là khối lợng thể tích của khối đất đắp,
w
= 2,01 (T/m
3
)
- P
H
là tải trọng tác dụng lên móng băng lấy cho 1(m) dài :
ta có : P
H
= P
tc
= 26 (T)
Nguyn Minh Sang
Page 6 of 22
Lớp sét pha dẻo cng cú = 15
o

nên ta có : M
1
= 7,11
M
2
= 14,995
M
3
= 3,11
Ta cú : k
1
=7,11.1,7 + 14,995.
3,4
2,01
-3,11

.
2,2.1,7
1.2,01
= 31,66
k
2
=
3,11.26
1.2.01
=40,23
Gii phng trỡnh (1) ta cú: b
1
=1,22 (tha món), b
2

=-32,88 (loi)
Chọn : chiều rộng móng băng b

= 1,3 ( m )
Mặt khác, do móng băng có độ cứng hữu hạn thì có 1< tg
tk
<2
Gi d l chiu sõu chụn tng (m)
Suy ra: 1 <
2( )
t
b b
h d


<2

1<
1,3 0.4
2(1,7 )d


<2

1,25 < d < 1,475
Chn d=1,4 => h
m
=h-d = 1,7-1,4= 0,3(m)
Do h
m

=0,3m<0,35m nờn múng thit k l 1 bc
Chn b rng mt trờn múng>b rng tng t 30-40 cm nờn ta chn chiu rng
mt trờn múng l 0,7(m)
Kiểm tra kích thớc móng, ta có b
gh
= b
t
+ 2.h
m.
tg
gh
= 0,4 + 2 . 0,3 .tg
gh
Suy ra b
gh1
= 1,0 (m) < b=1,3 (m) < b
gh2
=1,6 (m) => thỏa mãn yêu cầu.
Do õy l cụng trỡnh cú quy mụ va v nh nờn ta cú:
Nguyn Minh Sang
Page 7 of 22
F=
w
tc
tc
β.
Rγ .h
P
−
Trong đó: R

tc
= m(A.b + B.h ). γ
w
+c.D
Với: m =
tc
k
mm
21
.
m
1
lµ hÖ sè ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña nÒn, m
1
=1,1
m
2
lµ hÖ sè ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña c«ng tr×nh m
2
=1
k
tc
lµ hÖ sè tin cËy, lÊy b»ng 1,1 .
A,B,D lµ c¸c hÖ sè tra b¶ng phô thuéc vµo gãc ma s¸t trong
cña khèi ®Êt ®¾p, víi ϕ = 15
o
, ta cã : A=0,325 ; B=2,3 ; D= 4,84
Ta chọn β. γ
w
=2,2 (T/m

3
)
=> R
tc
=(0,325.1,3+2,3.1,7).2,01 + 3,4.4,84 =25,16(T/m
2
)
Xét cho 1m chiều dài móng:
F ≥
w
tc
tc
β.
Rγ .h
P
−
=> b.1 ≥
26
25,16 2,2.1,7
−
=>1,3 ≥ 1,2 (Thỏa mãn)
TÝnh bªt«ng vµ cèt thÐp :
- TÝnh chiÒu dµy lớp bªt«ng phủ trên cốt thép:
h
0
≥
cp
.m.R
Q
L

Trong đó: Q = a.σ.L
Nguyễn Minh Sang
Page 8 of 22
L chiều dài móng lấy =1m
a là khoảng cách từ mép móng đến mép tường
a =
2
t
b b
−
=
1,3 0,4
2
−
=0.45(m)
σ là ứng suất tiếp xúc dưới đế móng, σ =

P
F
P –áp lực tính toán có kể đến hệ số vượt tải n=1,1-1,2, P=P
tc
.n
m-hệ số điều kiện làm việc của móng lấy m=1
R
cp
- Cường độ kháng cắt cho phép của bê tông thường chọn bê
tông mác 100#-200#.Tra bảng được R
cp
= 65kG/cm
2

= 650T/m
2
=> σ =
26.1,2
1,3
= 24(T/m
2
)
Q=0,45.24.1 = 10,8(T)
Ta có: h
0
≥
10,8
1.65.1
= 0,17(m)
Nên chọn h
o
= 0,2(m)
Ta có Số lượng cốt thép :
Nguyễn Minh Sang
Page 9 of 22
F
a
=
a a o
M
m m R h× × ×
Trong đó: M=
2
.a .

2
L
σ
=
2
24.0,45 .1
2
=2,43(T.m)
m-hệ số làm việc của bê tông,m=0,9-1 lấy m=1
m
a
-hệ số làm việc của cốt thép,m
a
=0,9-1 lấy=1
R
a
-Cường độ chịu kéo của cốt thép.
Chọn R
a
=2100(kG/cm
2
)

= 21000 (T/m
2
)
=> F
a
=
2,43

1 1 21000 0,2
× × ×
=5,8 (cm
2
)
Chọn cốt thép chịu lực là ϕ10, cốt thép phân bố là ϕ6
Số thanh cốt thép cho 1 đơn vị chiều dài là:
n =
a
a
f
F
=
2
5,8
3,14 0,5
×
= 7,4(cm)
Ta chọn số thanh cốt thép cho 1 đơn vị dài là 8 thanh ϕ10
Khoảng cách giữa các cốt thép chịu lực là
C =
L-2e
N-1
=
1-2.0,03
8-1
=0,13(m)
Nguyễn Minh Sang
Page 10 of 22
Chương 2: Xây dựng các đường cùng ứng suất

Áp lực dưới đáy móng:
Xét 1 đơn vị chiều dài móng:
P=
tc
G P
F
+
=
G
F
+
tc
P
F
Trong đó: G lµ träng lîng mãng vµ ®Êt phñ trªn mãng :
G = F.h. β. γ
w
=>
G
F
=1.1,7.2,2 = 3,74(T/m
2
)
P
tc
/F =26/(1.1,3)=20(T/m
2
)
Nguyễn Minh Sang
Page 11 of 22

=> P=3,74+20=23,74(T/m
2
)
p lc gõy lỳn: P
gl
= P-h.
w
=23,74 1,7.2,01= 20,32(T/m
2
)=2,03(kG/cm
2
)
Để xây dựng các đờng cùng ứng suất ta sẽ chia nền đất dới đáy móng thành
các ô vuông, kích thớc tùy ý, tính
z
tại các điểm mắt lới và ghi giá trị đó vào các
mắt lới.
Ta có:

z
=0,6 ( KG/cm
2
)

z
=0,4 ( KG/cm
2
)

z

= 0,2 ( KG/cm
2
)
ứng suất dới đáy móng đợc tính theo công thức.

z
= k. P
gl

Nhng trong quá trình làm tôi thấy có thể xây dựng các đờng cùng ứng suất bằng
cách sau : Do
z
và P
gl
là các hằng số nên ta sẽ tìm đợc cụ thể giá trị k. Từ đó ta có
thể tìm đợc chính xác độ sâu của các điểm có cùng ứng suất. Sau đó ta nối các điểm
có cùng ứng suất lại với nhau sẽ đợc đờng cùng ứng suất.
I. Với
z
=0,6 ( KG/cm
2
)
=> k =
z
gl
p

=
0,6
2,03

= 0,296
Nguyn Minh Sang
Page 12 of 22
øng víi k = 0,296 ta sÏ cã c¸c cÆp nghiÖm t¬ng øng sau :
1,
0=
b
y

→
y = 0 ,
2,0014
z
b
=

→
z = 2,6 ( m )
2,
0,25
y
b
=

→
y = 0,325 ,
2,0014
z
b
=

→
z = 2,6 ( m )
3,
0,5
y
b
=

→
y = 0,65 ,
1,75
z
b
=

→
z = 2,28( m )
4,
0,75
y
b
=

→
y = 0,975 ,
1,45
z
b
=

→
z = 1,885( m )
II. Víi σ
z
=0,4 ( KG/cm
2
)
=> k =
z
gl
p
σ
=
0,4
2,03
= 0,197
øng víi k = 0,197 ta sÏ cã c¸c cÆp nghiÖm t¬ng øng sau :
1,
0=
b
y

→
y = 0 ,
3,002
z
b
=

→
z = 3,9 ( m )
2,
0,25
y
b
=

→
y = 0,325 ,
3,002
z
b
=

→
z = 3,9 ( m )
3,
0,5
y
b
=

→
y = 0,65 ,
3,00235
z
b
=

→
z = 3,9 ( m )
Nguyễn Minh Sang
Page 13 of 22
4,
1
y
b
=


y = 1,3 ,
2
z
b
=


z = 2,6 ( m )
III. Với
z
=0,2 ( KG/cm
2
)
=> k =
z
gl
p

=

0,2
2,03
= 0,1
ứng với k = 0,296 ta sẽ có các cặp nghiệm tơng ứng sau :
1,
0=
b
y


y = 0 ,
6,03
z
b
=


z = 7,84 ( m )
2,
0,25
y
b
=


y = 0,325 ,
6
z
b
=

z = 7,8 ( m )
3,
0,5
y
b
=


y = 0,65 ,
6
z
b
=


z = 7,8( m )
4,
1
y
b
=


y = 1,3 ,
6
z
b
=

z = 7,8 ( m )
Từ các giá trị tính toán ở trên ta vẽ đợc đờng cùng ứng suất nh hình sau:
Nguyn Minh Sang
Page 14 of 22
Nguyễn Minh Sang
Page 15 of 22

Chương 3: Kiểm tra điều kiện ổn định về cường độ của lớp bùn
Kiểm tra hệ số ổn định k đối với móng khối quy ước đặt đến mặt lớp bùn là:
k=
tc
qu
z
bt bt
R
σ σ
−
≥ [k] =1,2
Trong đó: - R
qu
tc
là sức chịu tải tiêu chuẩn của móng khối quy ước đặt trên mặt lớp
bùn.
R
qu
tc
= A.b
qu

.γ
2
+ B.h
qu
.γ
1 +
c.D
γ
2
– Khối lượng thể tích của lớp bùn. γ
2
=1,49(g/cm
3
)=1,49(T/m
3
)
γ
1
- Khối lượng thể tích trung bình của lớp 1 và lớp 2.Lấy γ

của lớp 2
=> γ
1
= 2,01(T/m
3
)
Các hệ số A,B,D tra bảng theo góc φ của lớp 3
Với φ=5,5 => A=0,09 ; B=1,355 ; D=3,66
Nguyễn Minh Sang
Page 16 of 22

Trong ΔABC có AB = 4-0,2=3,8(m)
Ta có : tgφ=
AC
AB
=> AC= AB.tgφ = 3,8.tg15=1,02(m)
=> b
qu
=b+2AC = 1,3+2.1,02=3,34(m)
Vậy: R
qu
tc
= 0,09.3,34.1,49+1,355.5,5.2.01+3,4.3,66 = 27,87(T/m
2
)
- σ
bt
z
là ứng suất bản thân đặt tại lớp bùn.
σ
bt
z
=γ
w
.h
qu
=2,01.5,5=11,055(T/m
2
)
- σ
z

là ứng suất phụ thêm của công trình gây ra tại mặt lớp bùn.
Ta có:σ
z
=k
z
.P
gl
với P
gl
=20,32(T/m
2
)
Nguyễn Minh Sang
Page 17 of 22
Ta xét những điểm nằm trên trục đi qua tâm móng vì tại những điểm này ứng suất
phụ thêm do tải trọng công trình gây ra là max nên ta có:
y/b=0 ; z/b=3,8/1,3=2,923
Tra bảng=> k
z
=0,2177
Nên : σ
z
=0,2177.20,32= 4,42(T/m
2
)
Vậy : k=
27,87
11,055 4,42
−
=4,2≥ [k] =1,2

=> Lớp bùn đảm bảo ổn định về cường độ
Chương 4: Tính toán và vẽ biểu đồ độ lún của nền đất dưới móng theo thời
gian.
Nguyễn Minh Sang
Page 18 of 22
Ta có : Lớp 2 có k
2
= 3.10
-7
(cm/s)
Lớp 3 có k
3
= 0,1.10
-7
(cm/s)
=> k
2
>k
3
nên nước thoát từ dưới lên trên
chọn sơ đồ tính là sơ đồ “2” với h=2h
s
Chiều dày lớp tương đương h
s
do móng là móng mềm nên h
s
=Aw
0
.b
Móng băng nên μ=0,3 tra bảng được Aw

0
= 3,12
=>h
s
=3,12.1,3=4,056(m)
Chiều dày vùng hoạt động nén ép:H = 2h
s
=2.4,056=8,112(m)
Độ lún cuối cùng của móng được xác định theo phương pháp lớp tương đương: S
= a
om
.P
gl
.h
s

Ta có :a
om
là hệ số nén lún rút đổi: a
om
=

oi
s
a .hi.Zi
2h
Σ
-V
ới lớp 2 : w=23,1% , γ
w

=2,01(T/m
3
) , γ
s
=2,73(T/m
3
) ,
a
1-2
=0,031(cm
2
/kG)
=>ε
o1
=
.(1 0,01 )
s
W
w
γ
γ
+
=
2,73.(1 0,01.23,1)
2,01
+
= 1,67
a
o1
=

01
1
a
ε
+
=
0,031
1 1,67
+
= 0,012(cm
2
/kG)
Nguyễn Minh Sang
Page 19 of 22
-Với lớp 3 : w=69% , γ
w
=1,49(T/m
3
) ; γ
s
=2,49(T/m
3
)

a
1-2
=0,094 (cm
2
/kG)

=>ε
o1
=
.(1 0,01 )
s
W
w
γ
γ
+
=
2,49.(1 0,01.69)
1,49
+
= 2,82
a
o2
=
02
1
a
ε
+
=
0,094
1 2,82+
= 0,025(cm
2
/kG)
Ta có : h

1
=3,8 (m) => h
2
=H- h
1
=8,112-3,8=4,312(m)
Z
1
=H- h
1
/2=8.112-3,8/2=6,212(m)
Z
2
=h
2
/2=4,312/2=2,156(m)
Vậy hệ số nén lún rút đổi: a
om
=
oi
2
s
a .hi.Zi
2h
Σ

8,112
2
a
om

=
2
0,012.3,8.6,212
2.4,056
+
2
0,025.4,312.2,156
2.4,056
=0,016(cm
2
/kG)
=>S = a
om
.P
gl
.h
s
= 0,016.2,032.4,056=0,129(m)=12,9(cm)
Vì hệ số thấm của nền đất giảm dần theo chiều sâu nên nước thoát ra từ dưới lên
trên.Do đó độ lún theo thời gian tính theo sơ đồ “2” nên nhân cố kết:
N
2
=
2
2
4.h
П
.C
vm
.t

Với : C
vm
=
m
om
k
a .
n
γ
Nguyễn Minh Sang
Page 20 of 22
k
m
=
1 1 1 2
h /k +h / k
H
=

7 7
811, 2
380 / 3.10 431,2 / 0,1.10
− −
+
=1,83.10
-8
(cm/s)
=> C
vm
=

8
1,83.10
0,016.0,001
−
=1,144.10
-3
(cm
2
/s)=36069,3(cm
2
/năm)
Ta có: N
2
=
2
2
4.h
П
.C
vm
.t=
2
2 4
3,14
4.8,112 .10
.36069,3.t = 0,13.t
=> t=7,69. N
2
STT Θ
t

N
2
t(năm) S
t
=S. Θ
t
(cm)
1 0,1 0,005 0,038 1,29
2 0,25 0,04 0,308 3,225
3 0,5 0,29 2,23 6,45
4 0,75 0,88 6,767 9,675
5 0,9 1,771 13,619 11,61
6 0,95 2,54 19,533 12,255
Nguyễn Minh Sang
Page 21 of 22

Kết luận
Nguyễn Minh Sang
Page 22 of 22
Đồ án môn học Cơ học đất Nền và móng là một đồ án quan trọng, nó giúp cho
sinh viên củng cố thêm kiến thức một cách vững chắc và hiểu thêm về các công việc
của một ngời kỹ s Địa chất công trình.
Sau một thời gian làm việc tích cực và nghiêm túc của bản thân, với sự h-
ớng dẫn nhiệt tình của các thầy giáo trong bộ môn Địa chất công trình và sự góp ý
của các bạn trong tập thể lớp ĐCCT- ĐKT B.K51, đến nay tôi đã hoàn thành bản đồ
án theo đúng thời gian quy định.
Đây là một trong những bản đồ án đầu tiên mà tôi hoàn thành, do trình độ
cũng nh kinh nghiệm còn hạn chế nên bản đồ án chỉ dừng lại ở mức l lm bi tp
v lm quen với công việc thiết kế. Do đó không thể tránh khỏi những sai sót. Tôi
rất mong tiếp tục đợc sự chỉ bảo, hớng dẫn của các thầy cô giáo trong bộ môn và

các bạn để tôi ngày một hoàn thiện hơn.
Nguyn Minh Sang