Đồ án nền móng công trình ĐH Mỏ

ỏn nn múng

a cht cụng trỡnh _a k thut

M U
Kinh t xó hi ngy cng phỏt trin, kộo theo s phỏt trin ú l hng lot cỏc
cụng trỡnh xõy dng mc lờn lm c s h tng phc v cho quỏ trỡnh sn xut.
i vi cụng trỡnh xõy dng,vic tớnh toỏn thit k nn múng bờn di cng khụng
kộm phn quan trng so vi tớnh toỏn v thit k cu trỳc bờn trờn cụng trỡnh.Bi l
nn v múng cú n nh thỡ cụng trỡnh bờn trờn mi tn ti v hot ng an ton
c.
Cho nên trong chng trình đào tạo của trờng Đại học Mỏ - Địa chất đối
với sinh viên ngành Địa chất công trình_a k thuõt, ngoài việc học trên lớp giáo
trình Nền và Móng còn có đồ án môn học, nó giúp cho mỗi sinh viên :
+ Củng cố các kiến thức đã học và vận dụng nó vào những công việc cụ thể.
+ Biết các bớc thực hiện việc thiết kế và kiểm tra móng.
+ Làm cơ sở giúp cho sinh viên hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp sau này.
Đồ án của em gồm có các chng nh sau:
Mở đầu.
Chng 1

Tớnh toỏn ỏp lc ca khi trt trờn sn ỏ.

Chng 2

Thit k múng di tng nh cụng nghip

Chng 3

V biu ng sut theo phng thng ng v ng ng ng sut

Chng 4

Tớnh lỳn cui cựng ln nht ca múng

Kt lun

SV Khỳc Thnh Long _MSSV:1221020367
Page 1


Đồ án nền móng

Địa chất công trình _địa kỹ thuật

Nội dung và nhiệm vụ
Trên một sườn đá gãy khúc người ta đắp một khối đất sét pha và dự tính
xây nhà công nghiệp cách vai dốc 3m với chiều rộng nhà là 7m chạy dài theo mái
dốc, chiều dày của tường là 0,4m. Hình vẽ và các số liệu như sau:

Góc dốc (độ): α1 = 110, α1 = 350, α2 = 320, α3 = 200, α4 = 280.
Tải trọng q (T/m) = 29
SV Khúc Thành Long _MSSV:1221020367
Page 2


Đồ án nền móng

Địa chất công trình _địa kỹ thuật

Khối lượng thể tích TN γw = 1.8 (T/m3)

Độ ẩm W = 25%
Khối lương riêng γs = 2.68 (T/m3)
Góc ma sát trong φ = 220
Lực dính kết c = 0.19 kG/cm2
Hệ số rỗng ứng với các cấp áp lực P= 1,2,3,4 kG/cm2 là ε1 = 0.81, ε2 = 0.76,
ε3 = 0.73, ε4 = 0.71.
Yêu cầu:
1. Xác định áp lực của khối trượt trên sườn đá.
2. Thiết kế móng dưới tường nhà công nghiệp.
3. Vẽ đồ thị biểu diễn trạng thái ứng suất thẳng đứng σ z ,và đường cùng ứng
suất σz = 0.6p , σz = 0.4p ;σz = 0.2p (p- áp lực gây lún dưới đáy móng)
4. Tính độ lún cuối cùng lớn nhất của móng ( bỏ qua ảnh hưởng của lớp đá
cứng)

SV Khúc Thành Long _MSSV:1221020367
Page 3


Đồ án nền móng

CHƯƠNG 1

Địa chất công trình _địa kỹ thuật

TÍNH TOÁN ÁP LỰC CỦA KHỐI TRƯỢT
TRÊN SƯỜN ĐÁ.

Để tính toán áp lực của khối trượt trên sườn đá ,cần thực hiện các bước sau:
• Tính toán kích thước của khối đắp
• Chia khối đắp thành các lăng thể phân tố với mặt trượt của mỗi phân tố là mặt

phẳng như hình vẽ trên (kích thước của từng phân tố được ghi trên hình vẽ). Sau
•
•
•
•

đó tính diện tích của từng lăng thể.
Tính trọng lượng của các lăng thể phân tố: Gi theo công thức sau
Gi= γ.Fi
Tính tải trọng phụ thêm tác dụng lên các phân tố Pi
Tính tổng tải trọng tác dụng lên các lăng thể phân tố: Qi = Gi + Pi
Tính lực pháp tuyến Ni và lực tiếp tuyến Ti như sau:
Ni= Qi. cos

i

Ti= Qi. sin

i

• Tính chiều dài toàn bộ mặt trượt L Từ đó tính tổng lực dính trên toàn bộ mặt
trượt Ci.Li
• Tính áp lực trượt cho từng phân tố .
• Cơ sở tính toán:
Ở điều kiện cân bằng tổng hình chiếu của tất cả các lực, trong đó kể cả phản lực
của áp lực trượt Ei lên mặt trượt bằng 0.
Ta có:
E1 + N1.tanϕ + c.l1 – T1 = 0
Đối với phân tố thứ 2: Xét đến tác dụng của lực E1 nhưng trái dấu:
E2 + N2.tanϕ + c.l2 – T2 – E1 = 0

=>Tổng quát: đối với khối phân tố thứ i:
Ei + Ni.tanϕ + c.li – Ti – Ei-1 = 0
SV Khúc Thành Long _MSSV:1221020367
Page 4


Đồ án nền móng

Địa chất công trình _địa kỹ thuật

Vậy: Ei = Ei-1 + Ti− Ni.tanϕ− cli
Trong đó: Ei-1 là phản lực của áp lực trượt từ khối đất đá phía trước theo hướng
mặt trượt.
• Nếu giá trị Ei-1> 0, cùng chiều với chiều dương quy ước => sẽ không ảnh hưởng
tới lăng thể phân tố Ei . Do đó khi tính toán áp lực trượt cho lăng thể phân tố thứ
i sẽ không xét đến áp lực trượt Ei-1.
E0 = 0 T/m
E4 = E0 + T4− N4.tanϕ− c.l4 = 0 +3.85–2.72– 8.1 = - 6.97T/m
E3 = E4 + T3− N3.tanϕ− c.l3 = 6.97 + 61.45– 68.2 – 12.2 = -11.98T/m
E2 =E3 + T2− N2.tanϕ− c.l2 =11.98 + 64.5 – 37.21– 11.59= 27.68 T/m
E1 =T1− N1.tanϕ− c.l1 = 10.71 – 22.27 – 15.48= - 27.04T/m
Do E2 đều dương, nên khi tính toán E1 sẽ không tính đến giá trị này.
• Giá trị E1< 0 nên khối đất ổn định trượt.
Áp lực tác dụng lên toàn bộ mặt trượt bằng:
E = E1+ E2 + E3+ E4 = -18.31 T/m.

SV Khúc Thành Long _MSSV:1221020367
Page 5

3
4

2*29=
58

=55.13

0.404

22.27

112.45*cos35
112.45

=92.11

Ei

56.16

η=(Ni.tgϕ+c.Li)/Ti

(2.12+4.3)*6/2

=54.45
1.8*19.2

0

Ti=Qi.sina

2

=30.25

5

56.16*cos11

C.L

(4.3+7.8)*5/2

Ni.tg ϕ

=56.16
1.8*30.2

tg ϕ

=31.2

Ni= Qi.cosa

1.8*31.2

Qi = Gi + Pi

8*7.8/2

Pi(T/m)

Gi(T/m)

1

Địa chất công trình _địa kỹ thuật

diện tích lăng thể
Fi

lăng thể số

Đồ án nền móng

1.9*8.15

10.7

=15.48

1

3.52

-27.04

=11.59

64.5

0.75

27.39

1.9*6.38

61.4

1.9*6.1
0.404

37.21

6

5*29=

=34.66
1.8*4.24

145

179.66

=168.83
7.63*cos28

0.404

68.2

=12.12
1.9*4.53

5

1.3

-11.98

2.12*4/2
=4.24

=7.63

0

7.63

=6.738

0.404

2.72

=8.1

3.85

3.02

-6.97

=19.26

179.66*cos20

SV Khúc Thành Long _MSSV:1221020367
Page 6


Đồ án nền móng

CHƯƠNG 2

Địa chất công trình _địa kỹ thuật

THIẾT KẾ MÓNG DƯỚI TƯỜNG
NHÀ CÔNG NGHIỆP

Lý do chọn móng băng:do công trình có tải trọng ko quá lớn,sử dụng móng cọc
là không cần thiết,tốn kém kinh phí xây dựng,ta cũng không nên sử dụng móng
nông do nền đất xây dựng không tốt,với tải trọng công trình như vậy thì móng nông
khó có thể đảm bảo ổn định cho xông trình làm việc lâu dài.Vì vậy ta chọn móng
băng là hợp lý nhất,vừa đảm bảo tính kinh tế và yêu cầu kỹ thuật.
• Chọn chiều sâu đặt móng là h=1 m
tb

=2

• Chiều rộng móng (b) được xác định theo công thức sau:
b2 + K1.b – K2 =0 (1)
Trong đó, hệ số K1, K2 được xác định như sau:

Tra bảng với φ =220 ta có: A= 0.61 ; B= 3.44; D= 6.04. Thay vào biểu thức trên có:

Thay K1, K2 vào công thức (1) ta có: b2 + 9.63.b – 26.4 =0
→ b= 2.26 (m)
Chọn b=2.4(m)
SV Khúc Thành Long _MSSV:1221020367
Page 7


Đồ án nền móng

Địa chất công trình _địa kỹ thuật

• Kiểm tra điều kiện kích thước móng :

=

Chọn hm= 0,6 (m) → tgαtk =

= 1,67(thỏa mãn)

• Kiểm tra chiều dày làm việc của móng:
ho = hm-0,04 = 0,6-0,04=0,56 (m)
Chiều dày tối thiểu làm việc của móng:

homin =

(2)

Trong đó:
- Q là lực cắt dưới móng: Q= a.σ
a là khoảng cách từ mép móng đến mép tường:

=1m

a=

σ là ứng suất dưới đáy móng: σ=
G là trọng lượng móng: G= γtb.b.h =2.2,4.1 =4.8(T/m)
=12.87 (T/m2)

Chọn n=0.9 → σ=

→Q = 1*12.87 =12.87(T/m)
- Rcp là sức chống cắt cho phép:
Chọn m=0.9, mac bê tông BT= 100# → Rcp =70 (T/m2)
- Thay Q, Rcp vào công thức 2 ta có:
homin =

= 0,2m < ho= 0,6m ( thỏa mãn)

• Kiểm tra điều kiện chịu lực của nền đất cho tường nhà công nghiệp theo công
thức quy phạm với φ = 220 ta có:
Rtc=(A.b+ B.h).γ +D.c =(0,61*2.4 + 3.44*1)*1.8 + 6.04*1.9= 20.3(T/m)
SV Khúc Thành Long _MSSV:1221020367

Page 8


Đồ án nền móng

Địa chất công trình _địa kỹ thuật

σtb =

= 14.08(T/m) < Rtc ( thỏa mãn)

=

→nền đất ổn định .
• Tính toán khối lượng cốt thép bố trí cào móng
- Diện tích cốt thép cho 1m dài móng:
Fa =

(3)

Trong đó:
-

M=

.a.Q =

=6,43 (T)

- Chọn ma =0.9, m=0.9

- Ra tra bảng với thép chọn để sử dụng là CT3: Ra = 21000 (T/m2)
- Thay các giá trị vào công thức (3) ta có:
= 6.75*10-4 (m2)

Fa =
-

Chọn thép chính là CT3 có đường kính Ф = 12mm
→ fa =

-

na =

= 1.13*10-4 (m2)

=

=

= 5.97

→Chọn na = 6 thanh.
- Khoảng cách giữa các thanh:
Ca =

=

=

= 0,17 (m)

- Chọn thép buộc có đường kính Ф = 6 mm

SV Khúc Thành Long _MSSV:1221020367
Page 9


Đồ án nền móng

Địa chất công trình _địa kỹ thuật

Hình 2 Cấu tạo móng và bố trí thép trong móng:

SV Khúc Thành Long _MSSV:1221020367
Page 10


Đồ án nền móng

CHƯƠNG 3

Địa chất công trình _địa kỹ thuật

VẼ BIỂU ĐỒ ỨNG SUẤT THEO PHƯƠNG

THẲNG ĐỨNG VÀ ĐƯỜNG ĐẲNG ỨNG SUẤT
I.

Vễ biểu đồ ứng suất theo phương thẳng đứng.

• Xác định áp lực gây lún :
P gl = p–γ.hm
P gl = Ptc/F + ytb.h – y.h = 29/2.4 + 2*1 – 1.8*1 =12.3 (T/m2)
Kết quả dưới bảng tính như sau:

§iÓm
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

§é s©u(m)
0
0.5
1
1.5
2

2.5
3
3.5
4
4.5
5
5.5
6
6.5
7
7.5
8

y/b
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0

0

Z/b
0.000
0.208
0.417
0.625
0.833
1.042
1.250
1.458
1.667
1.875
2.083
2.292
2.5
2.70833
2.91667
3.125
3.33333

K0
1
0.973
0.87
0.74
0.626
0.534
0.462
0.406

0.361
0.325
0.295
0.269
0.248
0.231
0.2134
0.2
0.18

σgl(T/m2)
12.3
11.9679
10.701
9.102
7.6998
6.5682
5.6826
4.9938
4.4403
3.9975
3.6285
3.3087
3.0504
2.8413
2.62482
2.46
2.214

Bảng 2 giá trị ứng suất phụ thêm theo độ sâu

• Biểu đồ áp lực thẳng đứng σz (Hình 3)

SV Khúc Thành Long _MSSV:1221020367
Page 11


Đồ án nền móng

II.

Địa chất công trình _địa kỹ thuật

Vẽ đường đẳng ứng xuất có σ z = 0.2p ; σ z = 0.4p ; σ z = 0.6p
•

Đường đẳng ứng suất là đường lien tục nối tất cả các điểm có cùng trị số

•

ứng suất σz.
Sau khi tính Pgl ở phần trên,ta xây dựng mang lưới dưới đáy móng biểu
diễn giá trị ứng suất gây lún,với mỗi mắt lưới có kích thước 0.6*0.6m,và
ta sẽ phải tính tất cả các giá trị ứng suất và điền vào mắt lưới đó,cho đến
hết chiều sâu vùng ảnh hưởng.(lưu ý:chia kích thước mắt lưới càng nhỏ
thì càng chính xác ; do các giá trị ứng suất σz có tính đối xứng qa trục 0z
nên ta chỉ cần tính 1 bên sau đó lấy đối xứng sang bên còn lại)

Kết quả thể hiện dưới bảng và hình vẽ như sau:
z

0
0.6
1.2

y
y/b
z/b
0
0.25

0
0
σz
12.3
11.808

0.6
0.25
σz
12.3
11.07

1.2
0.5
σz
7.38
6.15

1.8
0.75

3.69
3.198

2.4
1
σz
0
0.246

SV Khúc Thành Long _MSSV:1221020367
Page 12


Đồ án nền móng

1.8
2.4
3
3.6
4.2
4.8
5.4
6
6.6
7.2
7.8

Địa chất công trình _địa kỹ thuật

0.5

0.75
1
1.25
1.5
1.75
2
2.25
2.5
2.75
3

10.086
8.241
6.765
5.658
4.92
4.305
3.813
3.5055
3.198
2.8905
2.583

9.102
7.503
6.273
5.412
4.674
4.182
3.813

3.5055
3.198
2.8905
2.583

5.904
5.535
5.043
4.551
4.059
3.69
3.444
3.198
2.952
2.706
2.46

3.444
3.69
3.69
3.5055
3.321
3.1365
2.952
2.7798
2.61375
2.44463
2.2755

0.984

1.845
2.337
2.46
2.583
2.583
2.46
2.3739
2.2755
2.18325
2.091

Bảng 3 Hệ số tỷ lệ K, giá trị ứng suất theo độ sâu
• Do ứng suất lớn nhất dưới đáy móng σz = pgl = 16,88 (T/m2) < 0,6P = 18
(T/m2) vì vậy dưới đáy móng không xuất hiện đường ứng suất 0.6P
• Kết quả biểu diễn dưới hình 4:

SV Khúc Thành Long _MSSV:1221020367
Page 13


Đồ án nền móng

Địa chất công trình _địa kỹ thuật

Hình 4

CHƯƠNG 4

Biểu đồ đường đẳng ứng suất σz theo chiều sâu

TÍNH ĐỘ LÚN CUỐI CÙNG

SV Khúc Thành Long _MSSV:1221020367
Page 14


Đồ án nền móng

Địa chất công trình _địa kỹ thuật

LỚN NHẤT CỦA MÓNG
4.1. Tính áp lực gây lún ở đáy móng
• Xác định áp lực gây lún :
P gl = p–γ.hm
P gl = Ptc/F + ytb.h – y.h = 29/2.4 + 2*1 – 1.8*1 =12.3 (T/m2)
4.2.Tính và vẽ biểu đồ phân bố ứng suất trên trục qua tâm móng
• Chia nền đất ra thành nhiều lớp phân tố với chiều dày hi < b/4;
σbt = γi(hm +zi)
trong đó :
σbt áp lực bản than cửa đất tai điểm thứ i.
γi khối lượng thể tích lớp thứ i.
zi chiều sâu kể từ đáy móng tới điểm i.
hm độ sâu đạt móng.
• Tính ứng xuất phụ thêm theo công thức
σbt = ko.p
trong đó:
σbt - áp lực phụ them cửa lớp đất thứ i.
p - áp lực gây lún .
ko - hệ số ứng suất tai tâm móng.tra bảng phụ thuộc vào a/b
và z/b.

Kết quả tính toán như sau:

SV Khúc Thành Long _MSSV:1221020367
Page 15


Đồ án nền móng

Địa chất công trình _địa kỹ thuật

§iÓm
0

§é s©u(m)
0

l/b
-

Z/b
0.000

Ko
1

σgl(T/m2)

σbt(T/m2)

12.3

0

1
2

0.5
1

-

0.208
0.417

0.973
0.87

11.9679
10.701

0.9
1.8

3
4

1.5
2

-

0.625
0.833

0.74
0.626

9.102
7.6998

2.7
3.6

5
6

2.5
3

-

1.042
1.250

0.534
0.462

6.5682
5.6826

4.5
5.4

7
8

3.5
4

-

1.458
1.667

0.406
0.361

4.9938
4.4403

6.3
7.2

9
10

4.5
5

-

1.875
2.083

0.325
0.295

3.9975
3.6285

8.1
9

11
12

5.5
6

-

2.292
2.5

0.269
0.248

3.3087
3.0504

9.9
10.8

13

6.5

-

2.70833

0.231

2.8413

11.7

14

7

-

2.91667

0.2134

2.62482

12.6

15
16

7.5
8

-

3.125

0.2
0.18

2.46
2.214

13.5
14.4

3.33333

Bảng 4
•

Xác định chiều sâu vùng hoạt đông nén ép :ta thấy ở chiều sâu z =8m thì
có σgl = 2.14 (T/m2) và σbt = 14.4 (T/m2) thỏa mãn điều kiện 0.2 σbt

> σgl .do vậy ta lấy chiều sâu vùng hoạt động nến ép là 8m.

• Tính độ lún theo công thức

Trong đó : S độ lún ổn định cuối cùng cửa trọng tâm đáy móng
e1i ; e2i hệ số lỗ rỗng ứng với p1i và p2i
P1i = (σbt i-1 + σbt I )/2
SV Khúc Thành Long _MSSV:1221020367
Page 16


Đồ án nền móng

Địa chất công trình _địa kỹ thuật

P2 I = P1i + σgl(tb)

Hình 5

Biểu đồ áp ứng suất phụ thêm và ứng suất bản thân.

SV Khúc Thành Long _MSSV:1221020367
Page 17


Đồ án nền móng

Địa chất công trình _địa kỹ thuật

Hình 6 Đường cong nén lún
4.4. Tính độ lún của móng
• Chiều sâu phân bố lớp đá cứng (lấy tại tâm của công trình) bằng 4m

 chiều sâu tính toán lún h = 4 – 1 = 3m (chiều sâu đặt móng là 1m).
Bảng 5 Bảng tính độ lún cuối cùng.
Chiều
Lớp phân

dày

S =hi.(e1i-e2i)/(1+e1i)
2

2

tố

(cm)

P2i(KG/cm )

e2i

P1i(KG/cm )

e1i

(cm)

1

100

1.467

0.78595
0.7911

0.27

0.85415

3.67803

2

100

1.360

7

0.45

0.84252

2.78677

3

100

1.28

0.79519

0.63

0.83138

1.97604

Tổng = 8.42
Vậy tổng độ lún bằng S=tổng Si = 8.42 cm

CHƯƠNG V KẾT LUẬN
Qua quá trình làm đồ án được sự hướng dẫn cửa thầy Nguyễn Văn Phóng
đến nay em đã hoàn thành đồ án cửa mình và rút ra được nhiều điều bổ ích cho kiến
thức môn học và bài học cho riêng mình.Trong việc thiết kế móng việc chọn chiều
sâu chôn móng, tính chiều rộng và chiều dài móng là môt công việc đòi hỏi có kiến
thức tổng hợp, nhiều yếu tố như tải trọng công trình, nền đất thiên nhiên, yếu tố
ĐCCT – ĐCTV, giá thành công trình, ý nghĩa công trình, điều kiện thi công, ảnh
hưởng của các công trình xung quanh, quy phạm quy định,… Với bài toán thiết kế
móng dưới cột nhà công nghiệp mà em thiết kế tôi mới chỉ đưa ra một phương án
thiết kế móng băng .Tuy nhiên đồ án mới chỉ dừng ở mức là làm bài tập và làm
SV Khúc Thành Long _MSSV:1221020367
Page 18


Đồ án nền móng

Địa chất công trình _địa kỹ thuật

quen với công việc và cũng do thời gian có hạn ,vốn kiến thức còn hạn chế,kinh
nghiệm thực tế chưa có nhiều,nên trong quá trình làm đồ án không trách khỏi
những thiếu sót,kính mong nhận được sự đóng góp ý kiến cửa thầy và các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn.

MỤC LỤC
Mở đầu……………………………………………………………………………1
Chương 1 Xác định áp lực của khối trượt trên sườn đá………………………4
Chương 2 Thiết kế móng dưới tường nhà công nghiệp…………………………..6
Chương 3 Vẽ đồ thị biểu diễn trạng thái ứng suất thẳng đứng σz ,và đường đẳng
ứng suất (p- áp lực gây lún dưới đáy móng)……………………………………..10
Chương 4 Tính độ lún cuối cùng lớn nhất của móng ……………………………14
Kết luận …………………………………………………………………………...18
(Danh mục bảng biểu ,hình vẽ: bao gồm 6 hình vẽ và 5 bảng)

SV Khúc Thành Long _MSSV:1221020367
Page 19


Đồ án nền móng

Địa chất công trình _địa kỹ thuật

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1 Tạ Đức Thịnh, Nguyễn Huy Phương, Giáo trình Cơ học đất, NXB Xây dựng,
2002.
2 Tạ Đức Thịnh, Nguyễn Huy Phương, Nguyễn Văn Phóng, Bài tập Cơ học đất,
NXB Xây dựng, Hà Nội.
3 Tạ Đức Thịnh, Nguyễn Huy Phương, Nguyễn Hồng, Nguyễn Văn Phóng (2009) ,
Nền và Móng công trình, NXB xây dựng, Hà Nội, 2009.

4 Tạ Đức Thịnh, Nguyễn Văn Phóng, Đồ án Cơ học đất - Nền móng, NXB Xây
dựng, Hà Nội. 2009.

SV Khúc Thành Long _MSSV:1221020367
Page 20