đồ án nền móngmóng băng

Đồ Án Nền Móng
Dựng

Khoa Kỹ Thuật Xây

5

PHẦN I : THIẾT KẾ MÓNG BĂNG
A.

THỐNG KÊ SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT 1A

Khối lượng đã khảo sát gồm 3 hố khoan, mỗi hố sâu 15m : HK1, HK2, HK3. Nền
đất được cấu tạo bởi 5 lớp đất có các trạng thái như sau
 Mực nước ngầm ở độ sâu HK2 = -4.0 m so với mặt đất hiện hữu.
 Lớp đất số 1
Tại HK1 là nền bê tông, đá 4x6 và đất cát có bề dày 0.5m. Tại HK2,
HK3 là lớp cát mịn lẫn đất bột, màu xám – trạng thái bời rời, có bề dày
0.6m.
 Lớp đất số 2
Sét pha nhiều cát, màu xám/ xám nhạt đến nâu vàng nhạt, độ dẻo trung
bình, trạng thái từ mềm đến dẻo mềm, được chia thành 2 lớp
- Lớp 2a : trạng thái mềm
 Độ ẩm
: W = 21.4 %
 Trọng lượng tự nhiên
: γw = 18.85 kN/m3
 Sức chịu nén đơn
: Qu = 121.1 kN/m2
 Lực dính đơn vị
: c = 15.1 kN/m2

 Góc ma sát trong
: φ = 1430’
- Lớp 2b : trạng thái dẻo mềm
 Độ ẩm
: W = 20.1 %
 Trọng lượng tự nhiên
: γw = 19.17 kN/m3
 Lực dính đơn vị
: c = 24.1 kN/m2
 Góc ma sát trong
: φ = 17
 Lớp đất số 3
Sét pha cát lẫn sỏi sạn laterite, màu nâu đỏ/ xám trắng, độ dẻo trung
bình, trạng thái dẻo mềm đến cứng, gồm 2 lớp 3a và 3b:
- Lớp 3a : trạng thái dẻo mềm
 Độ ẩm
: W = 20.1 %
 Trọng lượng tự nhiên
: γw = 19.72 kN/m3
 Lực dính đơn vị
: c = 25.5 kN/m2
 Góc ma sát trong
: φ = 1330’
 Lớp đất số 4

Cát vừa lẫn bột và ít sỏi sạn, màu xám trắng vân nâu vàng nhạt, trạng
thái bời rời đến chặt vừa:




Độ ẩm
Trọng lượng tự nhiên
Trọng lượng đẩy nổi

SV: LÊ TRUNG DŨNG

Trang 1

: W = 25.7 %
: γw = 18.6kN/m3
: γ’ = 9.25kN/m3


Đồ Án Nền Móng
Dựng

Khoa Kỹ Thuật Xây

5

Lực dính đơn vị
: c = 2.5 kN/m2
Góc ma sát trong
: φ = 27
 Lớp đất số 5
Sét lẫn bột và ít cát, màu nâu đỏ nhạt vân xám trắng, độ dẻo cao, trạng
thái cứng
 Độ ẩm
: W = 25.1 %

 Trọng lượng tự nhiên
: γw = 19.82 kN/m3
 Trọng lượng đẩy nổi
: γ’ = 9.95kN/m3
 Sức chịu nén đơn
: Qu = 206 kN/m2
 Lực dính đơn vị
: c = 29 kN/m2
 Góc ma sát trong
: φ = 15



B.
1.

THIẾT KẾ MÓNG BĂNG

SƠ ĐỒ MÓNG BĂNG VÀ SỐ LIỆU TÍNH TOÁN
1.1

Sơ Đồ Tính Toán

SV: LÊ TRUNG DŨNG

Trang 2


Đồ Án Nền Móng
Dựng

1.2

Khoa Kỹ Thuật Xây

5

Số Liệu Tính Toán
-

Giá trị tính toán

Trục
A
B
C
D
E
-

Lực dọc Ntt

Mômen Mtt

Lực ngang Htt

(kN)
754
753
807

613
790

(kNm)
114
68
97
93
70

(kN)
177
220
200
133
170

Lực dọc Ntt

Mômen Mtt

Lực ngang Htt

(kN)
655.7
654.8
701.7
533.0
687.0

(kNm)
99.1
59.1
84.3
80.9
60.9

(kN)
153.9
191.3
173.9
115.7
147.8

Giá trị tiêu chuẩn (Atc = Att / n ; n = 1.15)

Trục
A
B
C
D
E
Qui ước:

+ Lực hướng sang phải là lực dương (+)
+ Moment cùng chiều kim đồng hồ là dương (+)

1.3

Các Chỉ Tiêu Cơ Lý Của Đất




Độ sâu mực nước ngầm : -4 m
Trọng lượng riêng nước : γn = 10 kN/m3


SV: LÊ TRUNG DŨNG

Trang 3


Đồ Án Nền Móng
Dựng
1.4

-

-

Bê tông B20
Rb = 11.5 MPa
Rbt = 0.9 MPa
Eb = 27103 MPa
Thép CI ( ϕ 10 ) và CII ( ϕ > 10 )
RsI = 225 MPa ; RsII = 280 MPa
RswI = 175 MPa ; RswII = 225 MPa
Es = 21104 MPa
Trọng lượng trung bình giữa bê tông và đất
γtb = 22 kN/m3

Hệ số vượt tải
n = 1.15

CHỌN ĐỘ SÂU CHÔN MÓNG Df
-

3.

5

Chọn Vật Liệu
-

2.

Khoa Kỹ Thuật Xây

Đáy móng nên đặt trên nền đất tốt, tránh đặt lên rễ cây, lớp đất mới đắp hoặc
đất quá yếu
Chiều sâu chôn móng
Df = 2.5 m

XÁC ĐỊNH SƠ BỘ KÍCH THƯỚC MÓNG
-

Chiều dài đầu thừa: La=Lb= (lấy bằng 1.5 m)
Tổng chiều dài móng băng
L = 1.5×2 + 4×2 + 6×2 = 23 m
Chọn sơ bộ bề rộng móng B = 1m
Chọn sơ bộ chiều cao móng:

+ Chiều cao dầm móng:
Chọn hs = 0.8 m
+ Chọn chiều cao cánh móng Ha = 300 ≥ 200 mm
+ F Nttmax/ Rb = 807×103/11.5 = 70173 mm2 
bc = 360 mm
bs = bc+0.1m = 460
hb = hc + = 300 + = 390 mm

SV: LÊ TRUNG DŨNG

Trang 4


Đồ Án Nền Móng
Dựng

Khoa Kỹ Thuật Xây

5

3.1 Điều kiện ổn định của nền đất
, , : áp lực tiêu chuẩn trung bình, cực đại và cực tiểu

-

Khoảng cách từ điểm đặt đến trọng tâm đáy móng (móng đối xứng)

-

Tổng tải trọng :

-

Tải trọng tiêu chuẩn

-

Sức chịu tải tiêu chuẩn của đất dưới đáy móng
: hệ số điều kiện làm việc của nền đất và công trình
: hệ số độ tin cậy
kN/m2
γ = γ2a = 18.85 kN/m3
c = c2a = 15.1 kN/m2
-

Xác định sơ bộ diện tích đáy móng

Chọn b = 4 m
-

Kiểm tra điều kiện ổn định

3.2 Điều kiện cường độ
Áp lực dưới đáy móng
SV: LÊ TRUNG DŨNG

Trang 5


Đồ Án Nền Móng

Dựng

Khoa Kỹ Thuật Xây

5

-

Áp lực tính toán cực đại :

-

Sức chịu tải cực hạn và cho phép của đất nền dưới đáy móng:
c = c2a = 11 kN/m2
γ = γ2a = 17.97 kN/m3
q = γ*Df = 46.143 kN/m2
(Thỏa)

3.3

Điều kiện biến dạng (lún)

-

s ≤ [s]
Độ lún cho phép [s] : phụ thuộc vào mức độ siêu tĩnh của công trình, đối
với nhà bê tông cốt thép đổ toàn khối [s] = 8 cm
Áp lực gây lún

-

Độ lún

-




Chia lớp đất dưới đáy móng thành từng lớp nhỏ hi = 0.5 m
Áp lực ban đầu (do trọng lượng bản thân lớp đất) tại giữa lớp đất i



Áp lực tại giữa lớp đất i sau khi xây móng

phụ thuộc vào tỉ số và
 Chọn mẫu đất tính lún
- Lớp 2b chọn mẫu 2-3 (độ sâu 3.0-3.5 m) để tính lún từ 2.5 – 4.5m
P (kN/m2)

0

25

50

100

200

400

800

Hệ số rỗng e

0.846

0.82

0.795

0.764

0.729

0.686

0.631

Biểu đồ quan hệ e – p

-

Lớp 3b chọn mẫu 3-5 (độ sâu 5.0 – 5.5 m) để tính lún từ 4.5 – 5.5 m

SV: LÊ TRUNG DŨNG

Trang 6

Đồ Án Nền Móng
Dựng

Khoa Kỹ Thuật Xây

5

P (kN/m2)

0

25

50

100

200

400

800

Hệ số rỗng e

0.756

0.738

0.72

0.694

0.66

0.623

0.577

Biểu đồ quan hệ e – p

-

Lớp 4a chọn mẫu 1-5 (độ sâu 1.5 – 2.0 m) để tính lún từ 5.5 – 6.5 m
P (kN/m2)

0

25

50

100

200

400

800

Hệ số rỗng e

0.804

0.788

0.77

0.747

0.722

0.689

0.651

Biểu đồ quan hệ e – p

-

Lớp 4b chọn mẫu 2-7 (độ sâu 7.0 – 7.5 m) để tính lún từ 6.5 – 9.5 m
P (kN/m2)

0

25

50

100

200

400

800

Hệ số rỗng e

0.691

0.671

0.659

0.641

0.619

0.593

0.563

Biểu đồ quan hệ e – p

-

Lớp 5 chọn mẫu 1-11 (độ sâu 11.0 – 11.5 m) để tính lún từ 9.0-10 m
P (kN/m2)

0

25

50

100

200

400

800

Hệ số rỗng e

0.612

0.596

0.58

0.563

0.541

0.517

0.488

Biểu đồ quan hệ e – p

SV: LÊ TRUNG DŨNG

Trang 7


 Bảng tính lún móng băng

Lớ
p
đất

Lớp
pt

Bề
dày
(m)

γ
(kN/m3)

Độ sâu
(m)

Z
(m)

Z
thực
(m)

2b

1

0.5

18.18

2.5 – 3.0

0.25

2.75

2b

2

0.5

18.18

3.0 – 3.5

0.75

3.25

2b

3

0.5

18.18

3.5 – 4.0

1.25

3.75

2b

4

0.5

9.10

4.0 – 4.5

1.75

4.25

3b

5

0.5

10.81

4.5 – 5.0

2.25

4.75

3b

6

0.5

10.81

5.0 – 5.5

2.75

5.25

4

7

0.5

9.28

5.5 – 6.0

3.25

5.75

4

8

0.5

9.28

6.0 – 6.5

3.75

6.25

4

9

0.5

9.87

6.5 – 7.0

4.25

6.75

5

10

0.5

9.87

7.0 – 7.5

4.75

7.25

5

11

0.5

9.87

7.5 – 8.0

5.25

7.75

5

12

0.5

9.87

8.0 – 8.5

5.75

8.25

5

13

0.5

9.87

8.5 – 9.0

6.25

8.75

SV: LÊ TRUNG DŨNG

Trang 8

l/b
7.02
5
7.02
5
7.02
5
7.02
5
7.02
5
7.02
5
7.02
5
7.02
5
7.02
5
7.02

5
7.02
5
7.02
5
7.02
5

z/b
0.0625
0.1875
0.3125
0.4375
0.5625
0.6875
0.8125
0.9375
1.0625
1.1875
1.3125
1.4375
1.5625

K0i
0.99
9
0.98
1
0.93
0

0.85
8
0.77
8
0.70
3
0.63
5
0.57
5
0.52
4
0.47
9
0.44
1
0.40
7
0.37
8

σgl i
(kN/m2)

5×σgli
>p1i

p1i
(kN/m2)

p2i
(kN/m2)

65.596

True

50.688

116.284

64.395

True

59.778

124.173

61.084

True

68.868

129.952

56.311

True

77.958

134.269

51.105

True

85.206

136.310

46.129

True

90.611

136.739

41.660

True

95.633

137.293

37.756

True

100.273

138.029

34.379

True

105.061

139.439

31.461

True

109.996

141.456

28.930

True

114.931

143.861

26.724

True

119.866

146.590

24.788

False

124.801

149.588

e1i
0.800
8
0.794
5
0.788
6
0.782
9
0.701
6
0.698
6

0.762
0
0.760
9
0.644
2
0.642
7
0.641
2
0.639
7
0.638
3

e2

Si (cm)

0.7622

1.0710

0.7586

1.0021

0.7560

0.9101

0.7542

0.8056

0.6754

0.7692

0.6752

0.6898

0.7551

0.1975

0.7550

0.1691

0.6343

0.3001

0.6338

0.2700

0.6332

0.2437

0.6325

0.2208

0.6317

0.2007

ΣSi =

6.85


-

Sau khi phân chia đến lớp đất thứ 13, ta có

-

Ta tính thêm vài lớp phân tố để số liệu thêm chắc chắn
Tổng độ lún
Bài toán thỏa mãn điều kiện về độ lún cho phép.

3.4

Kiểm Tra Xuyên Thủng
-

Với số liệu kích thước móng như sau:
Chiều cao móng
: h = 0.8 m
Bề rộng móng
:B=4m
Bề rộng cột
: bc = 0.36 m
Bề rộng dầm móng : bs = 0.46 m
Chiều cao bản cánh móng : ha = 0.3 m
Chiều cao bản móng: hb
 Dựa vào điều kiện bản không đặt cốt đai (mục 6.2.3.4 – TCXD 356 :
2005)

Vế phải không lấy lớn hơn và không nhỏ hơn


Để an toàn
đối với bê tông nặng
– xét đến ảnh hưởng của lực dọc kéo, nén, trong bản móng
không có lực dọc nên lấy



Xét 1m bề rộng bản móng
bs

Q

hb

t
pmax
(net)

B

SV: LÊ TRUNG DŨNG

1m

Trang 9


Chọn
Và chọn chiều dày lớp bê tơng bảo vệ đáy móng
a = 0.05 m
* Kiểm tra xun thủng trên dầm móng:

Xét mặt cắt ngang dài 1m có lực phản lực nền lớn nhất
Pxt =pttmax.sxt = pttmax × [B-(h0×2+bs)]× = 65.4×[4-(0.35×2+0.46)]× = 92.87 KN
Pcx = ¾[Rk.Smặt tháp xun] = ¾[0.9×103×0.35] = 202.5 KN
Pcx > Pxt  Thỏa điều kiện xun thủng
* Kiểm tra xun thủng cột đầu dầm móng:

hm

Phạm vò tính toán xuyên thủng
(Xác đònh theo diện truyền tải)

Bm

Cột biên

ptt

L 1/ 2

L 1/ 2

L1/ 2

L1

L0

Phần diện tích áp lực đất nền tác dụng
lên đáy móng gây xuyên thủng

Bm

SV: LÊ TRUNG DŨNG

Trang 10

L0


- Để đảm bảo an toàn, xét phản lực nền lớn nhất
- Xem như xét xuyên thủng trên đoạn móng (1.5+ ) x 4 m

ptt =
Pxt = ptt.sxt =77.7×[]= 220.67 KN
Pcx = ¾[Rk.Smặt tháp xuyên] = ¾[0.9×103×0.35×3.7] = 874.13 KN
Pcx > Pxt  Thỏa điều kiện xuyên thủng

Kiểm Tra Điều Kiện Chống Trượt
FS trượt = [FS]max
(hệ số tin cậy [FS]max = (1,2-1,5))
3.5

∑ Fgây trượt = Hx + Ea × B
= Hx + ×γ×H2×tg2(45˚- )×B
= 12 + ×17.97×2.52×tg2(45˚- )×4
= 159.3 KN
- ∑ Fchống trượt = ( + ca) × B × L
= [( tan + ca)] × B × L
= [( tan12˚ + 11)] × 4 × 28.1
= 2796.78 KN
Vậy móng đảm bảo không bị trượt.
-



Kết luận: Móng thỏa tất cả các điều kiện được xét đến.
4.

XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TRONG DẦM MÓNG
-

-

Xét độ mảnh = = 8.84 < 10
E0: Modul biến dạng của đất nền
Xét mẫu 2 – 3:
P1 = 100 KN/m3  e1 = 0.764
P2 = 200 KN/m3  e2 = 0.729
E0 = mk= = 12097 KPa
E : Modul đàn hồi của vật liệu làm móng
l1: ½ chiều dài làm móng
mk: hệ số điều chỉnh (lấy trong bảng 2.10, sách hướng dẫn Đồ án)
 Móng có độ cứng tương đối
Để chính xác ta tính dầm móng với hệ số nền của đất
Xác định hệ số nền K1, K2, K3, …, Kn
 Hệ số nền theo phương đứng
– độ lún đàn hồi lấy bằng 0.3 lần độ lún tổng

SV: LÊ TRUNG DŨNG

Trang 11




Hệ số nền

a – khoảng chia đều giữa các nút dầm trong khi tính toán bằng SAP
Chọn a = 0.1 m
-

Qui đổi về tiết diện chữ nhật:

A=

1

2
3

Chiều cao trọng tâm Y:
S = S1×y1 + 2×S2×y2 + 2×S3×y3 = 0.3655 m3
 Y = = 0.22744m 230 mm
-

Tính Moment quán tính:
J = J1 + 2×J2 + 2×J3 = 0.0489
J1=
J2=
J3=
 0.5274 m

Vậy tính toán Móng băng với tiết diên chữ nhật qui đổi là
B × H = 4 × 0.5274 m

SV: LÊ TRUNG DŨNG

Trang 12


Kết quả sau khi chạy SAP:
Biểu đồ lực cắt

-

Vị trí

1-

1+

3-

3+

5-

5+

7-

7+

9-

9+

11-

11+

x

1.5

1.6

5.9

6

11.1

11.2

17

17.1

22.2

22.3

26.6

22.3

Q
(KN)

-448.101

632.65

3

-576.731

639.81
6

-618.419

668.823

-666.033

625.37
3

-621.449

563.23
5

-657.418

563.235

4

5

Biểu đồ mômen

1

Vị

3

1

2

x

1.5

M

435.72
7

trí

5.

2

3

4

3.7

5.9

-276.116

468.03
4

6

7

5

6

8.5

11.1

-360.795

565.47
0

8

10

9

7

8

14.1

16.9

-428.907

495.20
0

11

9

10

11

19.7

22.1

24.3

26.5

-392.902

333.42
8

-306.235

382.036

TÍNH TOÁN CỐT THÉP TRONG MÓNG
Xác định vị trí trục trung hòa
Ta có (ở cả gối và nhịp), vậy trục trung hòa qua cánh cho tất cả các trường
hợp

SV: LÊ TRUNG DŨNG

Trang 13


1
3

6
5

4
5.1

2

Thanh thép số 1
-

Dùng mômen tại các mặt cắt 2-2, 4-4, 6-6,8-8, 10-10 để tính toán thép
Tiết diện là hình chữ T ngược, trục trung hòa qua cánh nên tiết diện tính
toán là tiết diện hình chữ nhật lớn b × h = 4 × 0.8 m
Tính toán thép cho mặt cắt 2-2
 Chọn h0 = 750 mm
 Tính và ξ



Tính diện tích cốt thép



Chọn thép 3ϕ28 có As chọn = 1847 mm2 ,
Hàm lượng thép



(thỏa)


-

Tính khả năng chịu lực

Bảng tính toán thanh thép số 1

Mặt
cắt

Mômen
(kNm)

αm

ξ

As
(mm2)

Chọn thép

As chọn
(mm2)

μ
(%)

[M]

2-2

276.116

0.0119

0.0119

1323

3ϕ28

1847

0.062

377

4-4

360.795

0.0155

0.0156

1732

3ϕ28

1847

0.062

377

6-6

428.907

0.0184

0.0186

2062

3ϕ28 & 1ϕ20

2161

0.072

443

8-8

392.902

0.0169

0.0170

1887

3ϕ28 & 1ϕ20

2161

0.072

443

10-10

306.235

0.0132

0.0132

1468

3ϕ28

1847

0.062

377

SV: LÊ TRUNG DŨNG

Trang 14


5.2

Thanh thép số 2
-

Dùng mômen tại các mặt cắt 1-1, 3-3, 5-5, 7-7, 9-9, 11-11 để tính toán thép
Tiết diện b × h = 0.46 × 0.8 m
Tính toán thép: tương tự mục 5.1
Bảng tính toán thanh thép số 1

ξ

As
(mm2
)

Chọn thép

As chọn
(mm2)

μ
(%)

[M]

0.1627

0.1787

2278

3ϕ28 & 1ϕ25

2338

0.678

438

468.03

0.1748

0.1935

2467

3ϕ28 & 2ϕ20

2476

0.718

462

5-5

565.47

0.2111

0.2399

3060

5ϕ28

3079

0.892

556

7-7

495.20

0.1849

0.2062

2629

3ϕ28 & 2ϕ25

2829

0.820

518

9-9

333.428

0.1245

0.1334

1701

3ϕ28

1847

0.535

353

11-11

382.036

0.1427

0.1546

1972

3ϕ28 & 1ϕ20

2161

0.626

409

Mặt
cắt

Mômen
(kNm)

αm

1-1

435.73

3-3

5.3

Cốt đai số 3
-




Lực cắt lớn nhất trong dầm móng

= 668.823 kN
 Kiểm tra điều kiện tính toán
Bê tông không đủ chịu lực cắt, cần bố trí thêm cốt đai
Chọn cốt đai ϕ10 : số nhánh cốt đai n = 2, Rsw = 175 MPa, Asw = 78.5 mm2
Xác định bước cốt đai



Chọn s1 = 100 mm bố trí trong đoạn đầu dầm
Kiểm tra dầm chịu cắt

Dầm không bị phá hoại do ứng suất nén chính ( dầm đủ khả năng chịu cắt )
- Giữa nhịp ta chọn
SV: LÊ TRUNG DŨNG

Trang 15


Chọn s2 = 200 bố trí trong đoạn giữa dầm
Để đảm bảo cốt đai chịu lực bao trùm hết vết nứt nghiêng, ta phải bố trí
đoạn cốt đai chịu lực ở đầu dầm lớn hơn h0 = 750 mm

-

°
45

s1

s2

h0
5.4

Thanh thép số 4

tt
pmax
(net)

-

Phản lực ( tính trên bề rộng 1m )

-

Diện tích cốt thép

-

Chọn ϕ20 , As = 314.16 mm2
 Số thanh


Khoảng cách
Chọn a = 140 mm
 Vậy chọn thép ϕ20a140

5.5

Thanh thép cấu tạo số 5
o

5.6

Chọn ϕ10a200

Thanh cốt giá số 6
o

SV: LÊ TRUNG DŨNG

Chọn 2ϕ12

Trang 16