Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng Chương I : Sơ Bộ Đánh Giá Nền Đất và Nghiên Cứu Các Phương Án Thiết Kế Móng I- Số liệu thiết kế : 1- Sơ đồ mặt bằng : sơ đồ 1 . 2- Tải trọng tính toán ở mặt móng : Bảng I-1 : Bảng tải trọng tính toán . Tải Trọng Cột giữa Cột biên N (T) M (Tm) Q (T) N (T) M (Tm) Q (T) Tổ hợp cơ bản 82,50 3,50 1,00 75,63 4,00 2,05 Tổ hợp bổ sung 85,65 6,20 1,00 75,95 6,50 1,50 3- Kết quả thí nghiêm nén lún : STT Lớp đất Hệ số rỗng e i ứng với các cấp áp lực P i (KG/cm 2 ) e 0 (%) e 1 (%) e 2 (%) e 3 (%) e 4 (%) 25 34 6 Á sét Sét Cát hạt trung 0,607 0,659 0,667 0,577 0,629 0,65 0,558 0,606 0,640 0,543 0,529 0,631 0,534 0,580 0,630 4- Kết quả thí nghiệm đất : STT Lớp đất Chiều dày h (m) Tỷ trọng ( ∆ ) Dung trọng γ (g/cm 3 ) Độ ẩm tự nhiên W (%) G/hạn nhão W nh (%) G/hạn dẻo W d (%) Góc nội ma sát ϕ ( 0 ) Lực dính đvị C(kg/c m 2 ) 25 34 6 Á sét Sét Cát hạt trung 4 3 ∞ 2,67 2,72 2.64 1,96 1,90 2,00 18 22 20 22 40 _ 14 22 _ 22 20 30 0,15 0,28 0,08 5- Kích thước cột : F = 50 x 30; cm 2 Mực nước ngầm cách mặt đất tự nhiên 3; m Độ lún giới hạn S gh = 8; cm II- Đánh giá tình hình nền đất và nghiên cứu và nghiên cứu các phương án thiết kế móng : 1- Đánh giá sơ bộ tình hình nền đất : gồm 3 lớp đất . a- Lớp thứ nhất (N o 25) : lớp đất á sét, h = 4; m. Độ sệt B = 5,0 1422 1418 WW WW dnh d = − − = − − 0,25 < B = 0,5 nên đất ở trạng thái dẻo . Độ bảo hoà nước : G= 79,067,2 607,0 18.01,0 e W01,0 0 ==∆ 0,5 < G < 0,8 nên đất ở trạng thái ẩm . 1 Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng Hệ số nén lún : Pi(KG) 0 1 2 3 4 e i 0,607 0,577 0,558 0,543 0,534 a(cm 2 /KG) 0,03 0,019 0,015 0,009 b- Lớp thứ hai (N o 34) :lớp đất sét, h = 3 m. Độ sệt B = 0 2240 2222 WW WW dnh d = − − = − − B = 0 nên đất ở trạng nữa rắn . Độ bảo hoà nước : G= 91,072,2 659,0 22.01,0 e W01,0 0 ==∆ G > 0,8 nên đất ở trạng thái bảo hoà nước . Hệ số nén lún : Pi(KG) 0 1 2 3 4 e i 0,659 0,629 0,608 0,592 0,58 a(cm 2 /KG) 0,03 0,021 0,016 0,012 c- Lớp thứ ba (N o 6 ) :lớp cát hạt trung , h = 3 m. Đánh giá theo độ rỗng : 0,55 < e 0 < 0,7 nên đất ở trạng thái chặt vừa . Độ bảo hoà nước : G= 87,0647,2 667,0 22.01,0 e W01,0 0 ==∆ G > 0,8 nên đất ở trạng thái bảo hoà nước . Hệ số nén lún : Pi(KG) 0 1 2 3 4 e i 0,667 0,650 0,640 0,631 0,630 a(cm 2 /KG) 0,017 0,010 0,009 0,001 Kết luận : Nền đất khá tốt trạng thái dẻo, nửa rắn, chặt vừa, hệ số nén lún a 1-2 khá bé, ít lún, tải trọng không lớn, nên có khả năng dùng làm nền thiên nhiên cho các công trình . 2- Các phương án thiết kế nền móng : • Phương án thứ nhất : Thiết kế và tính toán móng nông BTCT Móng cho cột giữa Móng cho cột biên . • Phương án thứ hai : Thiết kế và tính toán móng cọc đài thấp Móng cho cột giữa Móng cho cột biên . 2 Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng Chương II : Thiết Kế Và Tính Toán Nền Móng Phương án I : Móng Nông I- Móng nông cột giữa : 1 - Vật liệu làm móng : Bê tông Mac 200 có R n = 90 kG/cm 2 R k = 7,5 kG/cm 2 Cốt thép C I có R a = 2000 kG/cm 2 R’ a = 2000 kG/cm 2 R ad = R ax =1600 kG/cm 2 2 - Xác định diện tích đáy móng : Dùng tổ hợp cơ bản, tải trọng tiêu chuẩn (N 0 15) . N tc = 75,68 2,1 50,82 = ; T M tc = 91,2 2,1 5,3 = ; Tm N tc = 83,0 2,1 00,1 = ; T Chọn độ sâu chôn móng h m = 1,5; m . Sơ bộ chọn kích thước móng a = 2,4; m, b = 2 ;m . Cường độ tiêu chuẩn của nền : Công thức : R tc = m(Ab+Bh m ) γ + D.C m = 1 ϕ = 22 o nên tra bảng ta có A = 0,61, B = 3,44, D = 6,04 . b = 2; m, h m = 1,5; m γ = 1,96; T/m 3 , C = 0,15 KG/cm 2 = 1,5; T/m 2 Kết quả : R tc = 1(0,61.2+3,44.1,5)1,96 + 6,04.0,15 = 21,56; T/m 2 m tb tc 0 tc 0 tc tc tb h F N F GN F N γ+= + ==σ ∑ = 84,175,1.2 2.4,2 25,71 =+ ; T/m 2 tc minmax, σ = W h.QM W M m tc 0 tc 0 d tb tc d tb + ±σ=±σ tc minmax, σ = 17,84 = + ± 6 4,2.2 5,1.83,091,2 2 20;T/m 2 = 15,68; T/m 2 Kiểm tra theo các điều kiện sau : * tc tb σ = 17,84; T/m 2 < R tc =21,56; T/m 2 * tc max σ = 20; T/m 2 < 1,2.R tc = 1,2 . 21,56 = 25,87 T/m 2 3 Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng * tc min σ > 0 Vậy điều kiện về áp lực đã thoả mãn chọn sơ bộ kích thước đáy móng là a=2,4;m, b=2;m , h=1,5; m . 2- Kiểm tra lún cho móng : Dùng tổ hợp tiêu chuẩn cơ bản, tải trọng tiêu chuẩn . a - Áp lực gây lún : P gl = m tc tb h.γ−σ = 17,84 – 1,96 . 1,5 = 14,90; T/m 2 = 1,49; KG/cm 2 ≈ 1,5; KG/cm 2 b - Dung trọng đẩy nổi : 039,1 607,01 )167,2(1 1 )1( 1 1 1 = + − = + −∆ = e n dn γ γ T/m 3 037,1 659,01 )172,2(1 e1 )1( 2 2n 2dn = + − = + −∆γ =γ T/m 3 98,0 667,01 )164,2(1 e1 )1( 3 3n 3dn = + − = + −∆γ =γ T/m 3 c - Tính nén lún theo phương pháp cộng lún từng lớp : Áp dụng công thức : S = ii n 1 i0 h.P.a ∑ Trong đó : h i chiều dày các lớp phân tố . P i áp lực trung bình tại điểm giữa lớp thứ i, do áp lực P gl sinh ra. a 0i hệ số nén lún tương đối của lớp thứ i . a 0i = i0 i e1 a + Để đơn giản a 0i xác định tương ứng với áp lực gây lún P gl = 1,49 ≈ 1,5 KG/cm 2 là hằngsố với mỗi lớp đất . Lớp I : a I = 0,019; cm 2 /KG a 0I = 012,0 607,01 019,0 e1 a I0 I = + = + ;cm 2 /KG Lớp II : a II = 0,021; cm 2 /KG a 0I = 013,0 659,01 021,0 e1 a II0 II = + = + ; cm 2 /KG Lớp III: a III = 0,010; cm 2 /KG a 0III = 006,0 667,01 010,0 e1 a III0 III = + = + ;cm 2 /KG c - Chiều dày các lớp phân tố : Chọn h i = 0,5; m cho tất cả các lớp vì h i ≤ 0,4b = 0,4 . 2 = 0,8; m . d - Tính và vẽ biểu đồ ứng suất do áp lực gây lún sinh ra tại các điểm : gli0 P Zi PK=σ K 0i = f( b z2 , b a i ) 4 Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng ∑ γ+γ=σ γ iimZi hh Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng sau : Lớp Điểm Z i (cm) a/b 2Z i /b K 0i P zi σ (KG/cm 2 ) γ σ zi (KG/cm 2 ) a 0i S(cm) Á SET 0 1 2 3 4 5 0 50 100 150 200 250 1,2 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 1,000 0,934 0,741 0,535 0,379 0,250 1,500 1,401 1,111 0,802 0,568 0,348 0,294 0,392 0,490 0,542 0,594 0,646 0,012 3,583 SÉT 6 7 8 9 300 350 400 450 1,2 3,0 3,5 4,0 4,5 0,209 0,162 0,127 0,103 0,314 0,242 0,191 0,155 0,6979 0,7498 0,8017 0,8536 0,013 Tại điểm thứ 9 (thuộc lớp 2) có P Z σ = 0,155 < 0,2 γ σ Z = 0,2 . 0,8536 = 0,171 KG/cm 2 nên chỉ tính lún đến điểm thứ 9 . S = ii n 1 i0 h.P.a ∑ = 50 [0,012 ( 2 348,05,1 + + 1,401 +1,111 + 0,802 + 0,568) + + 0,013 ( 2 155,0348,0 + + 0,314 + 0,242 +0,191)] = 3,533 cm . Vậy S = 3,533 cm < S gh = 8 cm. 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1,5 1,4 1,1 0,802 0,568 0,384 0,314 0,242 0,191 0,155 0,294 0,392 0,490 0,542 0,594 0,646 0,6979 0,7498 0,8017 0,8536 1,5 AÙ SEÙT SEÙT 1 1,5 Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng Biểu đồ ứng suất dưới đáy móng . 3 - Tính toán móng theo trạng thái giới hạn về độ bền : Dùng tổ hợp bổ sung và tải trọng tính toán : N TT = 85,65 T, M TT = 6,2 Tm, Q TT = 1 T . Kiểm tra chiều cao móng theo điều kiện chọc thủng ( phá hoại theo mặt phẳng nghiêng ): Móng bê tông cốt thép M 200 cốt thép C-I, R a = 2000 KG/cm 2 , do tải trọng không lớn nên chọn : Chiều cao móng h m = 0,75; m Chiều dày lớp bảo vệ c = 0,05; m Tiết diện a c .b c = 0,5 . 0,3 = 0,15; m 2 Điều kiện kiểm tra : P TT CT ≤ 0,75R k U tb h o P TT CT = N TT - CT TT TB Fσ F CT = a CT .b CT = (a c +2h o )( b c + 2h o ) = (0,5 +2 . 0,7)(0,3 + 2 . 0,7) = 3,23m 2 P TT CT = 85,65 – 17,84 . 3,23 = 28,027 T U tb = 2(a c + b c +2h 0 ) = 2(0,5 + 0,3 + 2 . 0,7) = 4,4 m 0,75R k U tb h o = 0,75 . 75 . 4,4 . 0,7 = 173,25 T Vậy P TT CT ≤ 0,75R k U tb h o nên chiều cao móng đã chọn là an toàn . 4 - Tính toán cốt thép cho móng : a - Tính toán ứng suất tại đáy móng : F N TT TT tb ∑ =σ TT tb σ = 84,17 2.4,2 65,85 = ; T/m 2 TT minmax, σ = W M TT TT tb ±σ TT minmax, σ = 17,84 = + ± 6 4,2.2 75,0.12,6 2 21,46 ; T/m 2 = 14,22 ; T/m 2 Thiên về an toàn nên dùng TT max σ thay cho TT ItbI− σ , TT IItbII− σ để tính toán cốt thép . b - Tính diện tích cốt thép cho mặt cắt I–I : Công thức : F I-I a 0aa TT h.R.m.9,0 M ≥ M TT I-I = 0,125 . b(a-a c ) 2 . TT ItbI− σ = 0,125 . b(a-a c ) 2 . TT max σ = 0,125 . 200(240-50) 2 .21,46.10 -1 6 0,25 2 0,750,5 0,5 0,3 2,4 a CT b CT 4 5 4 5 0,750,50,25 2,4 2 II I II I 0,5 0,3 σ max =21,46 tt σ min =14,22 tt Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng = 1936765; KGcm Kết quả : F I-I a 70.2000.85,0.9,0 1936765 = = 18,08; cm 2 Vậy chọn 12 Φ 14 có F a = 18,46; cm 2 Khoảng cách giữa các thanh : a = cm27,17 11 5.2200 = − , nên chọn a=175; mm . c - Tính diện tích cốt thép cho mặt cắt II–II : Công thức : F II-II a 0aa TT h.R.m.9,0 M ≥ M TT II-II = 0,125 . a(b-b c ) 2 . TT IItbII− σ = 0,125 . a(b-b c ) 2 . TT max σ = 0,125 . 240(200-30) 2 . 21,46.10 -1 = 1860582; KGcm Kết quả : F II-II a 70.2000.85,0.9,0 1860582 = = 17,37; cm 2 Vậy chọn 12 Φ 14 có F a = 18,46; cm 2 Khoảng cách giữa các thanh : a = cm27,17 11 5.2200 = − , nên chọn a=175; mm . Cốt thép bố trí được thể hiện trên bản vẽ . II- Móng nông cột biên : 1- Xác định diện tích đáy móng : Dùng tổ hợp cơ bản, tải trọng tiêu chuẩn (N 0 15) . N tc = 025,63 2,1 63,75 = ;T M tc = 33,3 2,1 0,4 = ; Tm N tc = 71,1 2,1 05,2 = ;T Chọn độ sâu chôn móng h m = 1,5; m . Sơ bộ chọn kích thước móng a = 2,2; m, b = 1,8; m . Cường độ tiêu chuẩn của nền : Công thức : R tc = m(Ab+Bh m ) γ + D.C m = 1 ϕ = 22 o nên tra bảng ta có A = 0,61, B = 3,44, D = 6,04 . b = 1,8; m, h m = 1,5; m γ = 1,96; T/m 3 , C = 0,15 KG/cm 2 = 1,5; T/m 2 Kết quả : R tc = 1(0,61 . 1,8+3,44 . 1,5)1,96 + 6,04 . 1,5 = 21,32; T/m 2 Áp lực do tải trọng tiêu chuẩn gây ra : m tb tc 0 tc 0 tc tc tb h F N F GN F N γ+= + ==σ ∑ 7 Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng tc tb σ = 92,185,1.2 8,1.2,2 025,63 =+ ;T/m 2 tc minmax, σ = W h.QM W M m tc 0 tc 0 d tb tc d tb + ±σ=±σ tc minmax, σ = 18,92 = + ± 6 8,1.2,2 5,1.71,133,3 2 24,41 ; T/m 2 = 13,43 ;T/m 2 Kiểm tra theo các điều kiện sau : * tc tb σ = 18,92; T/m 2 < R tc =21,32; T/m 2 * tc max σ = 24,41; T/m 2 <1,2.R tc = 1,2 . 21,32 = 25,58; T/m 2 * tc min σ > 0 Vậy điều kiện về áp lực đã thoả mãn ta chọn sơ bộ kích thước đáy móng là a=2,2; m , b=1,8; m , h=1,5; m . 2 - Kiểm tra lún cho móng : Dùng tổ hợp tiêu chuẩn cơ bản, tải trọng tiêu chuẩn . a - Áp lực gây lún : P gl = m tc tb h.γ−σ = 18,92 – 1,96.1,5 = 15,98; T/m 2 ≈ 1,6 KG/cm 2 b - Tính nén lún theo phương pháp cộng lún từng lớp : Áp dụng công thức : S = ii n 1 i0 h.P.a ∑ Trong đó : h i : chiều dày các lớp phân tố . P i : áp lực trung bình tại điểm giữa lớp thứ i, do áp lực P gl sinh ra . a 0i : hệ số nén lún tương đối của lớp thứ i . a 0i = i0 i e1 a + Để đơn giản a 0i xác định tương ứng với áp lực gây lún P gl = 1,6 ≈ 1,5 KG/cm 2 hằngsố với mỗi lớp đất . Lớp I : a I = 0,019; cm 2 /KG a 0I = 012,0 607,01 019,0 e1 a I0 I = + = + ;cm 2 /KG Lớp II : a II = 0,021; cm 2 /KG a 0I = 013,0 659,01 021,0 e1 a II0 II = + = + ; cm 2 /KG Lớp III: a III = 0,010; cm 2 /KG a 0III = 006,0 667,01 010,0 e1 a III0 III = + = + ;cm 2 /KG c - Chiều dày các lớp phân tố : Chọn h i = 0,5 m cho tất cả các lớp vì h i ≤ 0,4b = 0,4 . 1,8 = 0,72 m . d - Tính và vẽ biểu đồ ứng suất do áp lực gây lún sinh ra tại các điểm : 8 0 7 6 5 4 3 2 1 8 9 0,397 0,285 0,218 0,171 0,139 0,768 0,538 1,122 1,454 1,6 SEÙT SEÙT AÙ 1 1,5 0,646 0,594 0,542 0,490 0,392 0,294 0,8536 0,8017 0,7498 1,5 0,6979 Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng gli0 P Zi PK=σ K 0i = f( b z2 , b a i ) ∑ γ+γ=σ γ iimZi hh Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng sau : Lớp Điểm Z i (cm) a/b 2Z i /b K 0i P zi σ (KG/cm 2 ) γ σ zi (KG/cm 2 ) a 0i S(cm) Á SET 0 1 2 3 4 5 0 50 100 150 200 250 1,22 0 0,56 1,11 1,67 2,22 2,78 1,000 0,909 0,701 0,480 0,336 0,242 1,600 1,454 1,122 0,768 0,538 0,397 0,294 0,392 0,490 0,542 0,594 0,646 0,012 3,607 SÉT 6 7 8 9 300 350 400 450 1,22 3,33 3,89 4,44 5,00 0,178 0,136 0,107 0,087 0,285 0,218 0,171 0,139 0,6979 0,7498 0,8017 0,8536 0,013 Tại điểm thứ 9 (thuộc lớp 2) ta có P Z σ = 0,139 < 0,2 γ σ Z = 0,2 . 0,8536 = 0,171; KG/cm 2 nên chỉ tính lún đến điểm thứ 9 . S = ii n 1 i0 h.P.a ∑ = 50 [ 0,012 ( 2 397,06,1 + + 1,454 +1,122 + 0,768 + 0,538) + 0.013( 2 193,0397,0 + +0,285 + 0,218 + 0,171)] = 3,558; cm . Vậy S = 3,558; cm < S gh = 8; cm nên thoả mãn về điều kiện tính lún . Biểu đồ ứng suất dưới đáy móng . 9 Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng 3 - Tính toán móng theo trạng thái giới hạn về độ bền : Dùng tổ hợp bổ sung và tải trọng tính toán : N TT = 75,95; T, M TT = 6,05; Tm, Q TT = 1.50; T . a - Kiểm tra chiều cao móng theo điều kiện chọc thủng (phá hoại theo mặt phẳng nghiêng) : Móng bê tông cốt thép M 200 cốt thép C-I, R a = 2000; KG/cm 2 , do tải trọng không lớn nên chọn : Chiều cao móng h m = 0,75; m Chiều dày lớp bảo vệ c = 0,05; m Tiết diện a c .b c = 0,5 . 0,3 = 0,15; m 2 Điều kiện kiểm tra : P TT CT ≤ 0,75R k U tb h o P TT CT = N TT - CT TT TB Fσ F CT = a CT .b CT = (a c +2h o )( b c + h o ) = (0,5 +2.0,7)(0,3 + 0,7) = 1,9; m 2 P TT CT = 75,95 – 19,18.1,9 = 35,51; T U tb = a c + 2b c +h 0 = 0,5 + 2.0,3 + 0,7 = 1,8; m 0,75R k U tb h o = 0,75 . 75 . 1,8 . 0,7 = 70,875; T Vậy P TT CT ≤ 0,75R k U tb h o nên chiều cao móng đã chọn là an toàn . 4 - Tính toán cốt thép cho móng : a- Tính toán ứng suất tại đáy móng : Áp lực do tải trọng tính toán gây ra : F N TT TT tb ∑ =σ TT tb σ = 18,19 8,1.2,2 95,75 = ;T/m 2 TT minmax, σ = W M TT TT tb ±σ TT minmax, σ =19,18 = + ± 6 2,2.8,1 75,0.5,105,6 2 = 24,12 ;T/m 2 = 14,24 ;T/m 2 Thiên về an toàn nên dùng TT max σ thay cho TT ItbI− σ , TT IItbII− σ để tính toán cốt thép . 10 4 5 4 5 0,25 a CT 2,2 0,3 b CT 0,5 1,8 0,5 0,75 [...]... tích bình qn của đài và đất trên đài lấy γ tb = 2; T/m3 n : hệ số vượt tải, n = 1,2 h : chiều sâu chơn đài 85,65 / 1,2 = 1,43 m2 Kết quả : Fđ = 63,46 / 1,2 − 2.1,5 13 Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng 0,0 Z3=7,75m 7 1 2 SÉT 1,5 Z22=6m 2,5 SÉT Z21=4,5m Z1=2,75m Á 0,15 0,35 0,75 1,5 0,75 cốt thiên nhiên -8,5 CÁT HẠT TRU NG Sơ đồ xác định sức chịu tải của cọc 14 Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng 0,25 6 - Xác định... điều kiện : tc * σ tb = 20,46 < Rtc = 55,85 tc max, min d tb tc * σ max = 26,09 . cho cột giữa Móng cho cột biên . 2 Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng Chương II : Thiết Kế Và Tính Toán Nền Móng Phương án I : Móng Nông I- Móng nông cột giữa : 1 - Vật liệu làm móng : Bê tông. - Kiểm tra độ lún của móng cọc : 17 Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng Khi tính toán kiểm tra độ lún của móng cọc ta xem móng cọc như khối móng quy ước và tính giống như với móng nông . Tính lún. 0,8536 1,5 AÙ SEÙT SEÙT 1 1,5 Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng Biểu đồ ứng suất dưới đáy móng . 3 - Tính toán móng theo trạng thái giới hạn về độ bền : Dùng tổ hợp bổ sung và tải trọng tính toán :