Đồ án nền móng tính toán móng

Chơng I : Mở Đầu

Trong kỳ học trớc đợc sự hớng dẫn giảng dạy của thầy giáo Nguyễn
Huy Phơng chúng em đã đợc làm quen với môn Cơ học đất-một môn học
kĩ thuật cơ sở không thể thiếu đối với sinh viên khoa công trình các trờng
Đại học kỹ thuật và là kiến thức cơ bản của các kỹ s, cán bộ kỹ thuật khi
thiết kế và thi công trình. Những kiến thức cơ bản nhất của Cơ học đất nh:
Sự hình thành và tính chất cơ lý của đất, sự phân bố ứng suất trong khối
đất, biến dạng của đất và sức chịu tải của nền đất, tính ổn định của mái
đất và áp lực lên tờng chắnĐể vận dụng những kiến thức đã học trong
Cơ học đất vào thiết kế móng dới công trình, cũng nh điều kiện làm việc
của đất nền để đa ra phơng án khảo sát, thiết kế móng, đảm bảo về mặt kỹ
thuật cũng nh đảm bảo về mặt kinh tế, chúng em đợc làm quen với môn
học Nền và Móng cùng với đồ án môn học.
Đồ án của em gồm có các chơng mục sau:
+ Mở đầu
+ Chơng I: Mở đầu.
+ Chơng II: Thiết kế móng
+ Chơng III: Tính lún của công trình.
+ Chơng IV: Kết luận.
Đợc sự hớng dẫn tận tình của thầy giáo Tạ Đức Thịnh đến nay em
đã hoàn thành đồ án này. Em xin chân thanh cảm ơn các thầy.
Sinh viên: Vũ văn Thắng

Lớp:

DCCT B-K47

Chơng ii:Thiết kế móng
1. Chọn phơng án móng .

Với mặt cắt địa chất nh hình vẽ :


Bùn sét
Sét dẻo
Sét nửa cứng
Do lớp trên cùng là lớp bùn sét yếu tơng đối dày, do đó không thể s dụng
phơng án móng nông. Dới cùng là lớp sét nửa cứng nên ta có thể sử dụng phớng
án móng cọc. Trong thời gian làm việc của công trình, có thể do ảnh hởng của
hoạt động xói ngầm của dòng sông sẽ ảnh hởng đến chất lợng công trình. Để
hạn chế những ảnh hởng đó ta chọn chiều sâu đài thích hợp. Giả sử chiều sâu
đáy đài là h = 4,5m , khi đó :
H

hmin = tg( 450 - )
2
.b
Vì H = 0 hmin = 0
Do đó điều kiện h 0,7. hmin luôn thoả mãn .
Chọn cọc bê tông côt thép tiết diện 40 ì 40 cm. Chiều sâu cọc là 10,5 m
với 0,5 m ngàm vào đài cọc.
Cọc có cốt dọc là 4 thanh 16, cốt thép loại CT5, bê tông mác 250
Đài cọc làm bằng bê tông cốt thép, bê tông mác 250 kích thớc 9,4 ì 6,4m

2.Tải trọng tác dụng

Tải trọng tiêu chuẩn:
+ Tải trọng thẳng đứng :

N

+ Tải trọng ngang:

H

+ Mô men tác dụng :
Tải trọng tính toán :

= PtcI
= 164

tc

M
N

+ PtcII
+ 925 = 1089 (T)

= 0
tc

=

P

tc
II

.e = 164. 0,5 =82 (Tm)

= n. N tc
Ta chọn hệ số vợt tải là n = 1,2, do đó :
N tt =1,2.1089 = 1306,8 (T)
tt

M

tt

= n.

M

tc

=1,2. 82 = 98,4(Tm)

Tải trọng tác dụng xuông đáy đài:
+Tải trọng thẳng đứng : bao gồm tải trọng do công trình truyền xuống ,
tải trọng đài cọc, tải trọng của phần bê tông từ mặt đài đến mặt đất
N = N tt + G
Trong đó G là khối lợng đài cọc .


G = btct .V dc + G1
btct : khối lợng riêng trung bình của bê tông cốt thép làm đài cọc, ta

lấy btct = 2,5 (T/m3)
V dc : Thể tích đài cọc .

G = 2,5. 9,4.6,4 = 300,8 (T)
G1 = 2,5.9.6.2,5 = 337,5 (T)

N



= 1306,8+ 300,8 + 337,5 = 1945,1 (T)
+Mô men tác dụng xuông đáy đài :
M = 98,4 (Tm)

2. Xác định số lợng cọc

Để xác định số lợng cọc bố trí trong đài chịu đợc tải trọng trên, ta phải xác
định đợc sức chịu tải của cọc .
a, Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc :
Ta có :
Pvl = m (RbtFbt + RctFct)
Giả định với số lợng cọc tơng đối lớn, tra bảng ta có m = 1.
Với bê tông mác 250, tra bảng ta có : Rbt = 1100 (T/m2)
Cốt thép CT5 , tra bảng ta có : Rct = 18000 (T/m2) .
Cọc cấu tạo bởi 4 thanh 16 nên diện tích cốt thép trong cọc là :
Rct =

d
4

2

2

= 3,14. 0,016 = 0,0002 (m2).

4

Vì diện tích cốt thép rất nhỏ nên ta có thể lấy diện tích bê tông bằng diện
tích tiết diện cọc :
Rbt = 0,4.0,4 = 0,16 (m2)

Pvl = 1.(1100. 0,16 +18000. 0,0002)
= 179,6 ( T)

b, Sức chịu tải của cọc theo đất nền.

PH = k.m ( RH.F + u. f .l i )
i
Ta lấy k = 0,7 ; m = 1;
u : Chu vi tiết diện cọc có giá trị là u = ( 0,4+ 0,4).2 = 1,6m
l i : Chiều dày các lớp đất mà cọc xuyên qua .
H

f

H

: Lực ma sát giới hạn qua các lớp đất.
RH : Sức chịu tải của nền dới mũi cọc.
Bây giờ ta đi xác định từng thành phần
Sức chịu tải của nền dới mũi cọc (RH)
Với độ sâu mũi cọc là 14,5m , đất dới mũi cọc là sét dẻo cứng có độ sệt
B = 0,2

Tra bảng ta có RH =553 T/m2
Lực ma sát giới hạn qua các lớp đất:
H
+ Lớp trên cùng là lớp bùn sét, có độ sệt rất lớn B = 1,6, nên f = 0
1
+ Lớp sét dẻo có độ sâu trung bình là h = 6m , B = 0,4
H
f = 3,05 (T/m2)
2
+ Lớp sét nửa cứng nằm ở độ sâu trung bình h = 11,25 m ; B = 0,2
H

f 3 = 6,68 (T/m2)
Với chiều dày cọc cắm vào trong đất nền là 10m , ta xác định đợc :
i


l

1

= 0m;

l

2

= 3,5m;

l

3

= 6,5m;

Nh vậy ta có :
PH = 1.0,7.[553. 0,16 + 1,6.(3,05.3,5 + 6,68.6,5)]
= 122,52 (T)
Ta thấy sức chịu tải của cọc theo đất nền nhỏ hơn sức chịu tải của nó tính
theo vật liệu. Chọn PH làm tải trọng để tính toán.
Do đó số lợng cọc trong đài là :


n = à. H

N

P

1,5

à : Hệ số kinh nghiệm kể đến ảnh hởng của tải trọng ngang, chọn à =


n = 1,5.

1945,1
= 23,8190
122,52

Để tiện cho việc tính toán và bố trí ta chọn 24 cọc

3. Bố trí cọc trong đài .

Để bố trí cọc ta phải đi xác định áp lực tác dụng xuống đáy đài:



max
min

N
=

tc

F

+G


+ M

tc

W

Với: F là diện tích đáy đài ; F = a.b = 9,4.6.4 = 60,16 m2 .
W: Mô men chông uốn của đài cọc.
2

2
W = b.a = 9,4.6,4 = 64,17 (m3).

6
6
1727,2
82
+
= 30 (T/m2).
max =
60,16 64,17
1727,2
82
min = 60,16 64,17 = 27,43 (T/m2).

Ta thấy mức chên lệch giữa tải trọng lớn nhất và nhỏ nhất là không
nhiều, do đó lực tác dụng lên mỗi cọc trong đài chênh nhau không nhiều. Và để
tiện cho việc thi công ta có thể bố trí cọc đều thành 6 hàng và 4 cột nh hình vẽ:


0,5 1,8 m 1,8 m 1,8 m 0,5
0,7
1,6
1,6
1,6
1,6
1,6
0.7

Sơ đồ bố trí cọc

4. Kiểm tra tảitrọng tác dụng lên đỉnh cọc.

Do hàng cọc ngoài cùng chịu lực lớn nhất nên ta chỉ cần kiểm tra tải
trọng tác dụng lên hàng cọc ngoài cùng:

P

max
min
0

=

N

M .y
y
x

+


n

max
2

i

Với sơ đồ bố trí cọc nh trên ta có :
xmax = 2,7m
Mô men tác dụng :

x

M

y

2
i

+


M .x
x
y

= 12.( 0,92 + 2,72) = 97,2

M

=0
= 98,4(Tm)
x

max
2

i


1945,1 98,4.2,7
+
= 83,78 (T).
24
97,2
1945,1 98,4.2,7
min
P0 = 24 97,2 = 78,31 (T).

P



Nh vậy :

P

max
0

max

0

=

= 83,78 < PH = 122,52, do đó điều kiện đợc thoả mãn.

4. Kiểm tra cờng độ đất nền dới mũi cọc.
Ta xác định theo công thức:



max
min

=

N
F

d

+


qu

M

W

qu

Trong đó :
Nd là tải trọng thẳng đứng tác dụng vào đáy khối móng quy ớc.

M là mô men tác dụng vào móng khối quy ớc.
Wqu là mô men chống uốn của móng khối quy ớc.
F qu là diện tích đáy khối mong quy ớc.
Ta có : F qu = (A + 2.l.tg )(B + 2.l.tg ).
A = 5,8m ; B = 8,4 m ; l = 14,5 m.
=



tb

=



tb

4

. h = . h + . h + . h
h
h +h +h

=

i

i

1

1

2

2

1

2

3

3

3

=

6 0 32'.0 + 13015'.3,5 + 130.6,5
= 13 0 5'
0 + 3,5 + 6,5

0

13 5'
= 3 016' .
4

Diện tích đáy khối móng quy ớc :

F qu = (5,8 + 2.10.tg3016)(8,4 + 2.10.tg3016)
= 6,94.9,54 = 66,2 (m2)
Mô men chống uốn của khối móng quy ớc:
2
Wqu = 9,54.6,94 = 76,58 (m3)

6

Tải trọng thẳng đứng tại đáy khối móng quy ớc, bao gồm tảI trọng tiêu
chuẩn của công trình, khối lợng của đài cọc, của móng khối quy ớc( trong đó
gồm trọng lợng các cọc và đất giữa các cọc )
Để xác định trọng lợng móng khối quy ớc ta lấy khối lợng thể tích
trung bình của móng khối quy ớc bằng 2 T/m3
tc
Nd= N + G qu + G = 1089 + 2.66,2.10 + 300,8 + 337,5 = 3051,5 (T).


3051,5
82
+
= 47,17
66,2
76,58
3051,5
82
min = 66,2 76,58 = 45,02



max

=

(T/m2).
(T/m2).

áp lực tiêu chuẩn cho phép tác dụng lên đất ở đáy khối móng quy ớc:
Rtc = m (A b + B tb h) + D.c
Trong đó : m= 1; = 1,92 (T/m3); h = 14,5; b=6,94m




tb

=

.h
h

i

i

=

i

1,57.4 + 1,96.4 + 1,92.6,5
= 1,83 (T/m3).

4 + 4 + 6,5

Với = 130 tra bảng ra ta có: A = 0,26; B = 2,06: D = 4,56

Rtc = 1.(0,26.1,92.6,94 + 2,06.1,83.14,5) + 4,56.5,5
= 83,2 (T/m2).
Do đó thoả mãn điều kiện :
max = 47,17 1,2. Rtc = 99,84 (T/m2).



max

+ min

2

= 46,1 Rtc = 83,2 (T/m2).

5. Kiểm tra sức chống xuyên của cọc vào đài cọc.

Tiến hành kiểm tra cho hàng cọc chịu tải trọng chịu tải trọng tác dụng
lớn nhất.
=P

max
0

u.h2

(T/m2)

Với bêtông mác 300 thì cờng độ kháng nén của bêtông là Rn = 1100
[ ] =

Ta có :


[ ]

Rn
= 110 (T/m2)
10
83,78
=
= 34,9 (T/m2)
1,6.1,5

< [ ] .
Do đó điều kiện đợc thoả mãn, đài cọc không bị cọc xuyên thủng

Chơng III : Tính độ lún của móng cọc.
Ta tính lún tại tâm của móng với ứng suất tiếp xúc tại đáy khối móng
quy ớc là:
p=



max

+ min

2

= 46,1

(T/m2).

áp lực gây lún:
Pgl = p - tbh = 46,1 - 1,83.14,5 = 19,57 (T/m2).
Ta tính độ lún theo phơng pháp phân tầng lấy tổng. Chia nền đất ra
thành các lớp phân tố có chiều dày h i = 0,2b = 1,388m Độ lún từng lớp tính
theo công thức sau:
Si = a0i.hi.i
Và độ lún tổng cộng của nền là :
S = Si
Kết quả tính lún đợc tính theo bảng sau:

Bảng tính các thành phần ứng suất


Điểm tính
1
2
3
4
5
6
7

bt

Zi
0
1.388
2.776
4.164
5.552
6.94
8.328

26.60
29.26
31.93
34.59
37.26
39.92
42.59

l/b
1.4
1.4
1.4
1.4
1.4
1.4
1.4

z/b
0

0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2

ko
1
0.972
0.848
0.682
0.532
0.414
0.325

z

19.57
19.02
16.60
13.35
10.41
8.10
6.36

19,57

16,6

19,02
16,6
13,35
10,41
8,1

42,59

6,36

Sơ đồ phân bố ứng suất
Tại điểm thứ 7 ta thấy
nén ép là 8,328m.
Với a0 =



z

< 0,2 bt nh vậy chiều dày vùng hoạt động

a
0,012
= 0,0075 (cm2/kG)
=
1+ e0 1 + 0,6

Nh vậy ta có độ lún tổng cộng của nền dới mũi cọc là:
S = 0,0075.1,388.(
= 8,37 (cm)

19,57
6,36
).101
+ 19,02 + 16,6 + 13,35 + 10,41 + 8,1 +
2
2


Chơng IV: Kết luận
Qua quá trình làm đồ án đợc sự hớng dẫn của thầy giáo Tạ Đức
Thịnh đến nay em đã hoàn thành đồ án của mình. Do thời gian có hạn và
vốn kiến thức cộng với kinh nghiệm thực tế của em còn nhiều hạn chế,
nên đồ án không tránh khỏi những sai sót, kính mong đợc sự đóng góp ý
kiến của các thầy giáo hớng dẫn và bạn bè đồng nghiệp. Em xin chân
thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 27 tháng 4 năm 2006