Mở đầu Cơ học đất , Nền Móng môn học quan trọng sinh vien nghanh Địa Chất Cơng Trình Nhằm trang bị kiến thức cần thiết tap cho sinh vien làm quen dan với công việc cu the ; tiến hành làm đồ án môn học với hướng dẫn thầy cô môn ĐCCT Tôi xin chân thành cảm ơn PGS-TS Ta Duc Thinh hướng dẫn tơi hồn thành đồ án Đề bài: Cho cột nhà cơng nghiệp có kích thước 60x60cm, đặt đất gồm lớp : lớp lớp sét dày 4m, lớp lớp cát pha dày vơ tận (hình 1) P1tc P2tc 0.5m 0.6x0.6m 4m SÐt pha C¸t pha (Hình 1) Các tiêu lý lớp đất cho bảng sau: γ(T/m3) ∆(T/m3) W(%) Lớp Sét Pha 1.80 2.70 24 Lớp Cát Pha 1.90 2.75 16 e1 , e , e , e φ(độ) C(T/m2) e1 22 2.5 0.78 0.74 e2 0.74 0.70 (Bảng 1) giá trị hệ số rỗng tương ứng với cấp áp lực 1; 2; 3; 4(kG/cm2) Tải trọng tác dụng lên móng gồm: Trọng lượng cột Ptc1 (T) tác dụng tâm, trọng lượng xà ngang Ptc2(T) tác dụng lệch tâm khoảng e = 0.5m so với trọng tâm cột Giá trị lực tác dụng cho bảng sau: P1tc 48 Độ lớn (T) Độ lệch tâm eo(m) (Bảng 2) P2tc 0.5 Nhiệm vụ thiết kế: 1.Thiết kế móng cột nhà công nghiệp Vẽ biểu đồ ứng suất σz theo phương thẳng đứng tâm móng điểm M(x=0,y=b/4); N(x=0, y= b/2); K(x=0, y=-b/2) Xác định tải trọng giới hạn đất tâm móng mép móng theo lý thuyết cân giới hạn Tính độ lún cuối lớn móng/ 2.Lời Giải 2.1.Thiết kế móng Gọi h : chiều sâu đặt móng b : chiều rộng móng 2.1.1.Xác định kích thước móng Chọn h=1.5m e3 0.71 0.67 e4 0.70 0.65 Để phù hợp với điều kiện truyền tải trọng, ta thiết kế móng theo tỷ lệ: a ac = =1 => a = b = F (m) b bc Để tìm b ta giải phương trình bậc 3: b3 + K1b2 – K2 = M2.c β.γm.h K1 = M1.h + γw - M3 γw P4 K2 = M3 m.γw cotgϕ +ϕ +2 ; M2 = 4.cotgφ ; M3 = M1 – với M1= 0.25π Ta có phương trình b3 + 19.48.b2 – 49.2=0 Giải phương trình kết hợp với điều kiện móng chịu lực lệch tâm ta tìm giá trị thoả mãn b = 1.8m Vậy kích thước móng chọn a = b = 1.8m 2.1.2.Kiểm tra móng Xác định sức chịu tải đất : Rtc = m(A.b + B.h )γ + D.c φ(độ) 22 A B 0.61 3.44 (Bảng 3) Kiểm tra kích thước móng Diện tích móng : D Rtc(T/m2) 6.04 26.36 ΣPtc Fchọn= a.b >F= ─────── (m2) Chọn βγm=2.0(T/m3) Rtc – βγmh F(m2) 2.31 Fchọn (m2) b=a(m) hm(m) tgα agh=bgh G(T) βγm(T/m3) 3.24 1.80 0.50 1.20 1.80 9.72 (Bảng 4) Kiểm tra điều kiện chịu lực đất móng ΣPtc + G M tc σmaxtc = ────── + ──── ≤ 1.2*Rtc F W tc M : Mô men lực lệch tâm gây lật móng ba2 W = ── : Mơ men chống uốn móng (m3) tc ΣP + G M tc σmintc = ────── - ──── ≥ F W tc tc σmax + σmin tc σtb = ────── ≤ Rtc Kết tính tốn : M(T.m) W(m3) бmax(T/m2) бmin(T/m2) бtb(T/m2) 1.2*Rtc(T/m2) Rtc(T/m2) бi(T/m2) 3.00 0.97 22.76 16.57 19.67 31.63 26.36 20.70 (Bảng 5) Các điều kiện kích thước móng điều kiện chịu lực thoả mãn 2.1.3 Cấu tạo móng Hình chiếu đứng móng hình P ac=600 a=1800 (Hình ) h=1500 G bc=600 b=1800 ατκ ho=460 hm=500 M Tính lượng cốt thép bố trí vào móng : Xác định chiều cao làm việc bê tơng (ho): P hochọn ≥ hotính = ─────── (m) 2(ac + bc)mRcf ac , bc : Kích thước tiết diện cột nhà (ac= bc =0.6m) P : Áp lực tính tốn ( có kể đến hệ số vượt tải n =1.1) Rcf Cường độ kháng cắt cho phép bê tông ( Chọn Rcf = 75 T/m ứng với mác bê tơng 200) hotính(m) hochọn(m) e(m) 0.30 0.46 0.04 (Bảng 6) Tính cốt thép : mô men uốn phản lực gây  σ max + σ i  a − ac ) ( 2b + bc )  ( Ma = ÷ 24    σ max + σ  b − bc ) ( a + a c )  ( ÷ 24   Σi : ứng suất tiêu chuẩn mép cột phía có σmax  hmtgα  Σi = σmin + (σmax - σmin ) 1a ÷  Tính số lượng cốt thép theo chiều cạnh : Fa Ma Fa = => na = fa m.ma.Ra.ho Fb Mb Fb = => nb = fb m.mb.Ra.ho na nb : Số lượng cốt thép bố trí theo chiều a & b đáy móng Fa Fb : Tổng diện tích tiết diện ngang cốt thép bố trí theo chiều a & b đáy móng fa fb : Tiết diện ngang cốt thép bố trí theo chiều a & b đáy móng (Sử dụng cốt thép có Ф10, diện tích tiết diện thép theo bảng 7) Ra : Cường độ chịu kéo cốt thép ( Ra = 18000T/m2 ứng với thép CT-O) fa(mm2) fb(mm2) Mb = 0.785 0.785 (Bảng 7) Khoảng cách cốt thép theo chiều a , b móng : a-2e Ca = na a-2e Cb = e: bề dày lớp bảo vệ cốt thép e = (cm) nb Mb Ma Fa(m2) Fb(m2) natính nbtính nachọn nbchọn Ca(m) Cb(m) Gcốtthép(KG) 4.96 5.46 0.008 0.007 10.20 9.01 10.00 9.00 0.18 0.19 20.71 (Bảng 8) Vẽ móng với bố trí cốt thép móng: (H ình 3) 2.2.Vẽ biểu đồ σz theo phương thẳng đứng Tại điểm K, O, M, N K O M N (Hình 4) 2.2.1 Tại tâm móng Xem taỉ trọng hình thang tải trọng phân bố với cường độ: σmaxtc + σmintc σtbtc = ────── = 19.67(T/m2) Kết tính bảng sau: z(m) 0.0 1.5 2.2 2.9 3.6 4.0 4.7 5.4 (Bảng 9) бbt(T/m2) (z-1.5)/b 0.00 2.70 0.00 3.96 0.39 5.22 0.78 6.48 1.17 7.20 1.39 8.46 1.78 9.72 2.17 a/b 1 1 1 1 (Biểu đồ 1) 2.2.2.Tại điểm N k ko 0.82 0.48 0.26 0.201 0.132 0.095 бz(T/m2) Pgl(T/m2) 16.97 16.97 13.91 8.15 4.41 3.41 2.24 1.61 Chia tải trọng hình thang thành tải trọng phân bố (σmintc) tải trọng tam giác (σmaxtc - σmintc) Ứng suất tải trọng phân bố gây điểm N K z(m) 0.00 1.50 2.20 2.90 3.60 4.00 4.70 5.40 (z-1.5)/b a/b 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 0.00 0.39 0.78 1.17 1.39 1.78 2.17 kc 0.250 0.240 0.219 0.183 0.165 0.134 0.110 Pgl(T/m2) ∑б(T/m2) 13.87 7.10 6.82 6.22 5.20 4.69 3.81 3.13 (Bảng 10) Ứng suất tải trọng phân bố hình tam giác gây điểm N K z(m) 0.0 1.5 2.2 2.9 3.6 4.0 4.7 5.4 (z-1.5)/b a/b 0.5 0.00 0.5 0.39 0.5 0.78 0.5 1.17 0.5 1.39 0.5 1.78 0.5 2.17 0.5 KA KD 0.04 0.042 0.036 0.03 0.028 0.021 0.25 0.169 0.105 0.063 0.038 0.028 0.024 (Bảng 11) Biểu đồ ứng suất K N P(T/m2) ∑бZA(T/m2) ∑бZD(T/m2) 6.19 0.00 3.09 0.51 2.10 0.52 1.30 0.44 1.78 0.37 0.47 0.35 0.35 0.26 0.31 z(m) 0.0 1.5 2.2 2.9 3.6 4.0 4.7 5.4 ∑бK(T/m2) ∑бN(T/m2) 7.10 7.33 6.74 5.64 5.06 4.16 3.39 10.20 8.92 7.52 5.98 5.16 4.16 3.44 (Bảng 12) (Biểu đồ2) 2.2.3.Biểu đồ ứng suất M Phân tải trọng hình thang thành tải trọng hình Ứng suất điểm M tải trọng 1, 2, 3, gây Tính ứng suất tải trọng tác dụng điểm M: Tải trọng : Tải trọng phân bố σmintc Ứng suất M tải trọng tác dụng lên dáy móng điểm M : σz1 =k1.Pgl1 Tải trọng : Tải trọng phân bố (3σmax tc + σmintc)/4 Ứng suất M tải trọng tác dụng lên dáy móng điểm M : σz4 =k4.Pgl4 z(m) (z-1.5)/b a/b k1 Pgl1(T/m2) бz1(T/m2) 0.0 1.50 13.87 1.5 0.00 1.50 0.250 6.94 2.2 0.39 1.50 0.243 6.74 2.9 0.78 1.50 0.213 5.90 3.6 1.17 1.50 0.173 4.80 4.0 1.39 1.50 0.154 4.28 4.7 1.78 1.50 0.121 3.36 5.4 2.17 1.50 0.100 2.77 a/b 2 2 2 2 k4 0.25 0.24 0.219 0.183 0.165 0.134 0.11 Pgl4(T/m2) бz4(T/m2) 18.39 9.20 8.82 8.06 6.72 6.06 4.32 4.04 (Bảng 13) Tính ứng suất tải trọng tác dụng điểm M Tải trọng : Tải trọng phân bố hình tam giác 3.(σmax tc - σmintc)/4 Ứng suất M tải trọng tác dụng lên dáy móng điểm M : σz2 =kD2.Pgl2 Tải trọng : Tải trọng phân bố hình tam giác (σmax tc - σmintc)/4 Ứng suất M tải trọng tác dụng lên dáy móng điểm M : σz3 =kA3.Pgl3 z(m) 0.0 1.5 2.2 2.9 3.6 4.0 4.7 5.4 (z-1.5)/b 0.00 0.39 0.78 1.17 1.39 1.78 2.17 a/b 0.67 0.67 0.67 0.67 0.67 0.67 0.67 0.67 kD2 Pgl2(T/m2) бz2(T/m2) a/b kA3 Pgl3(T/m2) бz3(T/m2) 4.64 1.54 0.250 2.32 0.00 0.185 1.72 0.05 0.15 0.135 1.25 0.07 0.22 0.0915 0.85 0.076 0.23 0.052 0.48 0.065 0.20 0.036 0.33 0.06 0.18 0.028 0.26 0.05 0.15 (Bảng 14) Ứng suất tổng M : z(m) 0.0 1.5 2.2 2.9 3.6 4.0 4.7 5.4 ∑бM(T/m2) 18.46 17.43 15.43 12.16 11.02 8.19 7.22 (Bảng 15 ) Biểu đồ ứng suất điểm M: (Biểu đồ 3) 2.3.Xác định tải trọng giới hạn Tải trọng giới hạn tính theo lý thuyết cân giới hạn.Theo phương pháp Xôcôlôvxki γ xT = γ h.tgϕ + c x Từ giá trị xT ứng với điểm A (x=0), O (x=b/2), B(x=b) tra bảng xác định PT.phụ thuộc vào giá trị góc φ Thay giá trị PT vào cơng thức tính tải trọng giới hạn: Pgh = PT(c + q.tgφ) + q Điểm A Điểm O Điểm B XT 0.2 0.6 q(T/m2) (qtgφ+c) PT Pgh(T/m2) 2.7 3.59 17.16 64.32 Min 18.9 70.57 22.16 82.27 Max h(m) 1.5 (Bảng 16) Pgh(o) Pghmax Pghmin q= h q= h A O B x z (Hình 5) 2.4 Tính lún cuối Hệ số rỗng ban đầu eo = Δs.(1+0,01W) -1 γw Từ giá trị eo e1 e2 e3 e4với cấp tải trọng P = 0, 1, 2, 3, (kG/m2) ta vẽ đường cong nén cho lớp đất: Sét pha, cát pha P1 = σzbt, P2 = σzbt +σIItb Xác định hệ số nén lún a Lớp sét pha P(T/m2) ei a 10 20 30 40 0.86 0.78 0.74 0.71 0.7 0.008 0.004 0.003 0.001 ei ei 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 10 15 Lớp cát pha P(T/m2) 10 20 30 40 ei 0.82 0.74 0.7 0.67 0.65 a 0.008 0.004 0.003 0.002 20 25 30 35 40 45 ei 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 ei 0.4 0.3 0.2 0.1 0 10 15 20 25 30 35 40 45 (Bảng 18) Ranh giới vùng hoạt động nén ép lấy độ sâu mà ứng suất nén ép σz=0,2.σbt Từ đồ thị σz theo phương thẳng đứng tâm móng (Bảng 9) ta xác định chiều dày vùng hoạt động nén ép h=5.4m Tính lún cuối tâm móng theo phương pháp phân tầng lấy tổng Chia đất đế móng thành lớp phân tố mỏng, chiều dày lớp hi=0.7m, riêng lớp phân tố có chiều dày 0.4m.Kết tính bảng sau: Lớp phân Chiều P (T/m2) tố dày(m) 1i 0.7 3.33 0.7 4.59 0.7 5.85 0.7 6.84 0.7 7.83 0.4 9.09 ∑ 3.9 e1i P2i(T/m2) e2i si(m) 0.865 0.843 0.821 0.801 0.854 0.791 (Bảng 19) Độ lún cuối móng S= ∑ Si = (cm) i =1 Kết luận Trong trình tiến hành thực đồ án môn học Cơ học đất - Nền Móng tơi rút nhiều điều bổ ích cho kiến thức mơn học học cho riêng Với tốn thiết kế móng cột nhà cơng nghiệp mà thiết kế đưa phương án thiết kế móng Do tơi nhận thấy tốn Cơ học đất, Nền Móng có nhiều điều phức tạp cần nhiều kiến thức tổng hợp để giải tốn cho có kết tốt nhất, hiệu Đơn cử trường hợp đơn giản sau: việc thiết kế móng đơn việc chọn chiều sâu chơn móng, từ tính chiều rộng chiều dài móng mơt cơng việc địi hỏi có kiến thức tổng hợp nhiều yếu tố tải trọng cơng trình, đất thiên nhiên, yếu tố ĐCCT – ĐCTV, giá thành cơng trình, ý nghĩa cơng trình, điều kiện thi cơng, ảnh hưởng cơng trình xung quanh, quy phạm quy định,… Do mà tồn nhiều phương án thiết kế móng khác với hiệu khác Để chọn phương án móng cho có hiệu công việc phụ thuộc vào kinh nghiệm chuyên môn, giá trị sử dụng cơng trình, giá thành cơng trình Tuy nhiên đồ án dừng mức làm tập làm quen với cơng việc mà đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót, tơi mong góp ý thầy cô bạn sinh viên lớp Tôi xin chân thành cảm ơn  ... 1. 39 1. 50 0 .15 4 4 .28 4.7 1. 78 1. 50 0 . 12 1 3.36 5.4 2 .17 1. 50 0 .10 0 2. 77 a/b 2 2 2 2 k4 0 .25 0 .24 0. 21 9 0 .18 3 0 .16 5 0 .13 4 0 .11 Pgl4(T/m2) бz4(T/m2) 18 .39 9 .20 8. 82 8.06 6. 72 6.06 4. 32 4.04 (Bảng 13 )... 2. 20 2. 90 3.60 4.00 4.70 5.40 (z -1. 5)/b a/b 2. 0 2. 0 2. 0 2. 0 2. 0 2. 0 2. 0 2. 0 0.00 0.39 0.78 1. 17 1. 39 1. 78 2 .17 kc 0 .25 0 0 .24 0 0. 21 9 0 .18 3 0 .16 5 0 .13 4 0 .11 0 Pgl(T/m2) ∑б(T/m2) 13 .87 7 .10 6. 82 6 .22 ... бbt(T/m2) (z -1. 5)/b 0.00 2. 70 0.00 3.96 0.39 5 .22 0.78 6.48 1. 17 7 .20 1. 39 8.46 1. 78 9. 72 2 .17 a/b 1 1 1 1 (Biểu đồ 1) 2. 2 .2. Tại điểm N k ko 0. 82 0.48 0 .26 0 .2 01 0 .13 2 0.095 бz(T/m2) Pgl(T/m2) 16 .97