Bài Tập Lớn Nền Móng

25 291 0
  • Loading ...
1/25 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 26/04/2018, 13:41

BÀI TẬP LỚN : NỀN & MÓNG Trang: BÀI TẬP LỚN: NỀNMÓNG PHẦN MỘT: YÊU CẦU Nội dung yêu cầu: Thiết kế mong bê tông cốt thép cột nhà dân dụng công nghiệp cho phương án sau: -Móng nơng cột thiên nhiên -Móng nơng cột nhân tạo -Móng cọc cột Số liệu - Điều kiện địa chất thuộc : ĐC1 - Phương án cột tải số :3 a) Địa chất Mã số Thứ tự lớp đất từ Chiều dày Tên đất Mã hiệu lớp đất ĐC xuống (m) Lớp Sét 0,5 Tên đất Lớp Sét pha Lớp Cát hạt trung >3,5 13 Các đặc trưng lý lớp đất Mã hiệu lớp đất Tên gọi lớp đất Trọng lượng đất tự nhiên Trọng lượng hạt đất γ S (kN/m3) Độ ẩm tự nhiên W (%) 18.2 21.5 26.9 26.0 18,3 26,4 γW Độ ẩm giới hạn chảy WL (%) Độ ẩm giới hạn dẻo WP(%) 39 15 50 24 30 11.5 30,8 31 25 (kN/m ) 13 Sét Sét pha Cát hạt trung Hệ số thấm K (m/s) Góc nội ma sát Lực dính đơn vị CII (Kpa) Hệ số nén a1 (m2/kN) 13 24 37 12 0.00011 0.00004 Mô đun biến dạng tổng quát E(Kpa) 7500 22000 15 0.000018 31000 ϕ II (o) 3,1.10-10 2,3.10-8 1,1.10-7 b) Tải trọng cơng trình truyền xuống móng Đại lượng Kích thước Lực đứng Mômen cột(cm) (Ntc, T) (Mtc, T.m) 50x50 500 20 Lực Ngang (Htc, T) 15 Chiều sâu chôn móng (m) 1,8 Hệ số vượt tải 1,2 3.Đánh giá điều kiện địa chất cơng trình * Lớp 1: lớp sét có chiều dày 0,5m W - WP 39 − 30 = = 0, 45 - Độ sệt: I s = WL - WP 50 − 30 ⇒ 0,25< IS < 0,5 ⇒ đất trạng thái dẻo cứng GVHD: PHẠM VĂN THỨ SV: Nguyễn Mạnh Hùng MSV: 46238   Lớp: XDD53-ĐH2 BÀI TẬP LỚN : NỀN & MÓNG Trang: γ s (1 + 0, 01W ) 26,9(1 + 0, 01.39) −1 = − = 1, 05 γw 18, 2 −1 −1 Hệ số nén a1 = 0, 00011(m / kn) = 0.011( MPa ) < 0, 05MPa Đất chịu nén tốt * Lớp 2: lớp sét pha có chiều dày 3m W - WP 15 − 11,5 = = 0, 28 - Độ sệt: I s = WL - WP 24 − 11,5 ⇒ 0,25< IS < 0,5 ⇒ đất trạng thái dẻo cứng γ s (1 + 0, 01W ) 26.(1 + 0, 01.15) −1 = − = 0,39 Hệ số rỗng e = γw 21,5 −1 −1 Hệ số nén a1 = 0, 00004( m / kn) = 0.004( MPa ) < 0, 05MPa Đất chịu nén tốt * Lớp 3: lớp cát hạt trung có chiều dày >3,5m W - WP 30,8 − 25 = = 0,97 - Độ sệt: I s = WL - WP 31 − 25 ⇒ 0,75< IS < ⇒ đất trạng thái dẻo nhão γ s (1 + 0, 01W ) 26, 4.(1 + 0, 01.30,8) −1 = − = 0,12 Hệ số rỗng e = γw 30,8 Lớp cát hạt trung trạng thái chặt −1 −1 Hệ số nén a1 = 0, 000018(m / kn) = 0.0018( MPa ) < 0, 05MPa Đất chịu nén tốt Sơ đồ địa chất: Hệ số rỗng e = GVHD: PHẠM VĂN THỨ SV: Nguyễn Mạnh Hùng MSV: 46238   Lớp: XDD53-ĐH2 BÀI TẬP LỚN : NỀN & MÓNG Trang: Căn vào điều kiện địa chất cơng trình , tải trọng đặc điểm cơng trình ta chọn giải pháp thiết kế móng bê tơng cốt thép: - Giải pháp móng nơng thiên nhiên - Giải pháp móng nơng nhân tạo - Giải pháp móng cọc cột PHẦN HAI: THIẾT KẾ MĨNG 4.Tính tốn thiết kế móng cột 4.1 Tính tốn thiết kế móng cho cột * Tải trọng tác dụng xuống cột : N otc = 500T = 5000kN N ott = N otc 1, = 6000(kN ) H otc = 15T = 150 KN H ott = H otc 1, = 180( KN ) M otc = 20T = 200 KNm M ott = M otc 1, = 240( KNm) a Thiết kế thiên nhiên Căn vào điều kiện địa chất cơng trình, tải trọng đặc điểm cơng trình ta chọn giải pháp móng đơn bê tơng cốt thép thiên nhiên Làm lớp bê tơng lót mác 75, vữa xi măng cát dày 10cm • Xác định kích thước sơ đáy móng N otc R − γ tb h Fsb = Độ sâu chơn móng h = 1,8m, kể đến đáy lớp bê tơng lót Móng đặt lớp đất sét pha trang thái dẻo cứng Giả thiết b = 2,2m Cường độ tính tốn R xác định theo công thức: R = m1.m2 ( Abγ II + Bhγ II' + DcII ) K tc Tra bảng 2.2 ta được: m1 = 1,2 ; m2 = Vì tiêu lý xác định thí nghiệm nên chọn Ktc = Tra bảng 2.1 ϕ II = 240 ta có A = 0,72 ; B = 3,87 ; D = 6,45 ∑ hi γ i = 0,5.18, + 2, 7.21,5 = 20,984(kN / m3 ) KN/m3 Ta có: γ II ' = h 1,8 1, 2.1 (0, 72.2, 2.21,5 + 3,87.3, 2.20,984 + 6, 45.12) = 455,586KPa Xác định diện tích sơ đáy móng: R= N o tc 5000 = = 18,34m F’= R − γ tb h 455,586 − 20.2 Vì móng chịu tải lệch tâm lớn nên ta tăng kích thước móng lên 1,2 lần F’=1,2.18,34=22m2 Chọn l = 1, b F 22 = = 4,3m 1, 1, ⇒ l = 1, 2b = 1, 2.4,3 = 5, 2m ⇒b= GVHD: PHẠM VĂN THỨ SV: Nguyễn Mạnh Hùng MSV: 46238   Lớp: XDD53-ĐH2 BÀI TẬP LỚN : NỀN & MĨNG Trang: → Kích thước sơ đáy móng (l × b) = (5, × 4,3)m Ta tính lại R 1, 2.1 Rb = 4,3 = (0, 72.4,3.21,5 + 3,87.3, 2.20,984 + 6, 45.12) = 484,59 KPa Giả thiết chiều cao móng hm = 0,8m Ta có: M tc = M otc + H otc hm Độ lệch tâm: e = tc tc min σ max =p max M tc 250 + 300 × 0,8 = = 0, 07 m N otc 5000 N otc 6e = (1 ± ) + γ tb h lb l N otc 6e 5000 6.0,07 (1 + ) + γ tb h = (1 + ) + 20.3,2 = 402,34KPa lb l 4,3.5,2 5, N otc 6e 5000 6.0,07 tc σ max = (1 ) + γ tb h = (1 ) + 20.3,2 = 351,77KPa lb l 4,3.5,2 5, tc tc σ max + σ tc σ tb = = 377,06 KPa tc Ta có: σ max = 402,34KPa < 1,2R=581,5 KPa tc σ max = σ tctb = 377,06 KPa < R =484,59 KPa Thoả mãn điều kiện áp lực đáy móng chênh lệch nhiều nên kích thước khơng kinh tế Ta giảm bớt kích thước đáy móng để tăng áp lực lên : Chọn (l × b) = (4,5 × 3,8)m Ta tính lại R 1, 2.1 Rb = 4,3 = (0, 72.3,8.21,5 + 3,87.3, 2.20,984 + 6, 45.12) = 475,3 KPa Giả thiết chiều cao móng hm = 0,8m Ta có: N otc 6e 5000 6.0,07 tc σ max = (1 + ) + γ tb h = (1 + ) + 20.3,2 = 511,56KPa lb l 3,8.4,5 4,5 N tc 6e 5000 6.0,07 tc σ max = o (1 ) + γ tb h = (1 ) + 20.3,2 = 435,15KPa lb l 3,8.4,5 4,5 tc σ tc + σ σ tctb = max = 473,36 KPa tc Ta có: σ max = 511,56KPa < 1,2R=570,37KPa σ tctb = 473,36 KPa < R =475,3 KPa Thỏa mãn điều kiện áp lực Vậy chọn kích thước móng (l × b) = (4,5 × 3,8) m • Kiểm tra điều kiện biến dạng Vì móng có bRđy=149,56KPa Tăng chiều cao đệm cát hđ = 1,5m Kiểm tra chiều cao đệm cát theo theo điều kiện áp lực lên lớp đất yếu σ btz= h + h d + σ gl z = h d ≤ Rđy Rđy = m1m (Abγy II+ BH γy ,II+ DC II) K tc GVHD: PHẠM VĂN THỨ SV: Nguyễn Mạnh Hùng MSV: 46238   Lớp: XDD53-ĐH2 BÀI TẬP LỚN : NỀN & MÓNG Trang: 11 Tra bảng 2.2 ta được: m1 = 1,2 ; m2 = Vì tiêu lý xác định thí nghiệm nên chọn Ktc = Tra bảng 2.1 ϕ II = 240 ta có A = 0,72 ; B = 3,87 ; D = 6,45 ∑ hi γ i = 0,5.18, + 2, 7.21,5 = 20,984(kN / m3 ) KN/m3 Ta có: γ II ' = h l-b 4,3 - 3,6 Δ= = = 0,35 2 3, N tc Fy = gl σz = hd Ntc = N otc + F.h γ tb = 5000 + 3,6.4,3.3,2.20 = 7990,72KN σ glz= = σ tctb - γh = 516,19 – (0,5.18,2+2,7.21,5) = 449,04 KPa σ glz= hd = Ko σ glz= = 449,04.Ko  l 2z  ÷ b b  2h d l 4,3 2z 2.1,5 = = 1,2 ; = = = 0,833 b 3, b b 3, Ko = f  ; Tra bảng Ko = 0,814 σ glz= hd =0,814.449,04 = 365,52KPa N tc 7990, 72 ⇒ Fy = gl = = 21,86 m σ z = hd 365,52 by = Fy + Δ - Δ = Rđy = m1m (Abγy II+ BH γy ,II+ DC II) K tc Rđy = 1,2.1 (0,72.4,3.21,5 + 3,87.3,2.20,984 + 6,45.12) = 485,34 KPa 21,86 + 0,352 - 0,35 = 4,34 m σ btz= h = γ w h = 0,5.18,2+2,7.21,5= 67,15Kpa σ btz= h + hd = σ btz= 4,2m =67,15+0,3.21,5+0,7.18,3= 86,41KPa σ btz= h + hd + σ glz= hd = 86,41+365,52 = 451,93KPa < Rđy=485,34KPa Thoả mãn điều kiện áp lực lớp đất yếu đáy đệm cát • Kiểm tra chiều cao đệm cát theo điều kiện biến dạng Tra bảng quy phạm với cát thô vừa, chặt vừa E = 35000 KPa gl γh = 516,19 – (0,5.18,2+2,7.21,5) = 449,04 KPa σ z = = σ tc tb - σ btz= h = γ w h = 0,5.18,2+2,7.21,5= 67,15Kpa Vì móng có b nên kiểm tra theo điều kiện chống nhổ Kiểm tra móng cọc ma sát theo điều kiện biến dạng: Độ lún móng cọc tính theo độ lún khối móng quy ước có mặt cắt abcd Trong đó: φ α = tb φ h + φ h + + φ n h n φ tb = 1 h1 + h + + h n Ở đây: φ tb = α= φ1h1 + φ h 1,5.24o + 22,4.15o = = 15,56 o h1 + h 1,5 + 22,4 φ tb 15,56o = = 3,89o 4 Chiều dài đáy khối quy ước: LM = L+2H.tan( α )=4,4 + 0,35 + 2.23,9.tg 3,98o = 7,796 m Bề rộng đáy khối quy ước: BM = B+2H.tan( α )=2,2 + 0,35 + 2.23,9.tg 3,98o = 5,596 m Chiều cao khối móng quy ước HM =26,5 m Xác định trọng lượng khối quy ước: phạm vi từ đế đài trở lên xác định theo công thức: N1tc = L M BM h.γ tb = 7,796 5,596.1,5.20 = 1308,79 kN Trọng lượng sét pha (lớp 2) ( phải trừ phần thể tích đất bị cọc chiếm chỗ ) N 2tc = ( BM LM − Fc ) h.γ II = (7, 796.5,596 − 0,35.0,35.9).1,5.21,5 = 1371, 4( KN ) Trọng lượng lớp cát hạt trung (lớp 3) ( phải trừ phần thể tích đất bị cọc chiếm chỗ ) N 3tc = (7, 796.5,596 − 0,35.0,35.9).22, 4.18,3 = 17431( KN ) Trọng lượng cọc đất: N 4tc = 23,9.0,35.0,35.25.9 = 658, 74( KN ) Trọng lượng khối móng quy ước: tc N qu = 1308,79+1371,4+17431+658,74=20769,93 kN Trị tiêu chuẩn lực dọc xác định đến đáy khối quy ước: tc Ntc = N otc + N qu = 5000+ 20769,93= 25769,93 kN GVHD: PHẠM VĂN THỨ SV: Nguyễn Mạnh Hùng MSV: 46238   Lớp: XDD53-ĐH2 BÀI TẬP LỚN : NỀN & MĨNG Trang: 20 Mơmen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối quy ước: tc M = M o + Qtc.h’ = 200+ 150.26,5= 6200 kNm (h’ : chiều cao từ điểm đặt lực đến đáy khối móng quy ước) tc Độ lệch tâm: M tc 62000 = 0,295m e = tc = N 27769,93 Áp lực tiêu chuẩn đáy khối quy ước: σ tc max 27769,93 6.0,295 N tc 6.e (1+ ) = 781,05 KPa = (1 + ) = 7,796.5,596 7, 796 L M BM LM 27769,93 6.0,295 N tc 6.e (1) = 492,04KPa σ = (1 ) = 7,796.5,596 7, 796 L M BM LM 781,05+492,04 σ tctb = = 636,55 KPa tc GVHD: PHẠM VĂN THỨ SV: Nguyễn Mạnh Hùng MSV: 46238   Lớp: XDD53-ĐH2 BÀI TẬP LỚN : NỀN & MÓNG Trang: 21 Sơ đồ tính tốn trọng lượng khối móng quy ước Cường độ tính tốn đất đáy khối quy ước: GVHD: PHẠM VĂN THỨ SV: Nguyễn Mạnh Hùng MSV: 46238   Lớp: XDD53-ĐH2 BÀI TẬP LỚN : NỀN & MÓNG RM = Trang: 22 m1m (1,1.A.BM γ II + 1,1.B.H M γ II, + 3DCII ) K tc Ở đây: Ktc = 1,0 tiêu lý đất lấy theo số liệu thí nghiêm trực tiếp đất Tra bảng được: m1 = 1,1; m2 = 1,0 Tra bảng với ϕ II = 15o ta có: A = 0,32 ; B = 2,29 ; D = 4,85 γ II = 18,3 kN/m3 γ II, = 18,2.0,5+21,5.3+23.18,3 = 18,66 kN/m3 0,5 + + 23 Lực dính đơn vị CII = RM = 1,1.1 (1,1.0,32.5,596.18,2 + 1,1.2,29.26,5 + 3.1.4,85) = 1526,39 KPa → 1, 2.RM = 1, 2.1526,39 = 1831, 66 KPa Thoả mãn điều kiện: σ tcmax = 781,05 KPa ≤ 1,2RM =1831,66KPa σ tctb = 636,55KPa ≤ RM = 1526,39KPa Vậy ta tính tốn độ lún theo quan niệm biến dạng tuyến tính Trường hợp đất từ chân cọc trở xuống có chiều dày lớn, đáy khối quy ước có diện tích bé nên ta dùng mơ hình nửa khơng gian biến dạng tuyến tính để tính tốn Tại đáy lớp sét 1: σ btz = 0,5.18,3= 9,1 KPa Tại đáy lớp sét pha 2: σ bt = 9,1 + 3.21,5 = 73,6 KPa Áp lực thân đáy khối quy ước: σ bt' =73,6+23.18,3=494,5 KPa Ứng suất gây lún đáy khối quy ước: σ glz= = σ tctb - σ bt = 636,55 – 494,5 = 142,05 KPa Chia đất đáy khối quy ước thành lớp GVHD: PHẠM VĂN THỨ SV: Nguyễn Mạnh Hùng MSV: 46238   BM = 1,113m Lớp: XDD53-ĐH2 BÀI TẬP LỚN : NỀN & MÓNG Trang: 23 Tính lún cho móng cọc Điểm Độ sâu z (m) 1.11 2.23 3.34 2z BM LM BM 0.397784 1.39 0.795568 1.193352 Ko 1,000 0.9719 0.8474 0.6810 σ glzi σ bt (KPa) 153.087 148.7796 129.7232 104.2478 (KPa) 494,5 514,81 535,126 555,439 gl bt Ta điểm thỏa mãn điều kiện 5σ zi < σ GVHD: PHẠM VĂN THỨ SV: Nguyễn Mạnh Hùng MSV: 46238   Lớp: XDD53-ĐH2 BÀI TẬP LỚN : NỀN & MÓNG Trang: 24 Sơ đồ tính ứng suất gây lún ứng suất thân cho móng cọc Giới hạn lấy đến điểm độ sâu 3,34m kể từ đáy khối quy ước Độ lún nền: 0,8 S = σ∑.h i =1 E i gl zi i 0,8.1,11 794,5 555, 439 ( + 514,81+535,126+ ) 31000 2 = 0,049 m = Tra bảng theo quy phạm nhà khung bêtơng cốt thép có tường chèn được: Sgh = cm ΔSgh = 0,001 Như điều kiện S < Sgh thoả mãn Trong phạm vi móng thuộc dãy này, đièu kiện địa chất đất móng thay đổi, tải trọng giống độ lún lệch tương đối móng dãy đảm bảo khơng vượt q giới hạn cho phép, độ lún lệch tương đối giưac móng dãy với móng thuộc dãy khác kiểm tra thiết kế móng cho dãy cột khác *Tính tốn cốt thép dọc chịu uốn Tính tốn độ bền cấu tạo đài cọc: Dùng bêtông mác 200, thép AII - Xác định chiều cao đài cọc theo điều kiện đâm thủng: vẽ tháp đâm thủng đáy tháp nằm trùm ngồi trục cọc Như đài cọc không bị đâm thủng - Tính tốn mơmen thép đặt cho đài cọc Mômen tương ứng với mặt ngàm I - I: MI=r1.(P3+P6+P9) Ở đây: P3= P6=P9=Pmax=1214,6(KN) →MI=0,45.3 1214,6=1639,71(KN) Diện tích cốt thép để chịu moomen MI: FaI = MI 1639, 71 = = 0, 0145(m ) = 104,5(cm ) 0,9.ho Ra 0,9.0,8.280000 Chọn 34 φ 20, FaI=106,828(cm2) Khoảng cách tim cốt thép cạnh nhau: a= 7180 − 2.25 − 2.15 = 215(mm) , Chọn a=200(mm) 33 * Mômen tương ứng quanh ngàm II-II: P1=Pmin =121,53, P2=Ptb = P3=Pmax →MI=r2.(P1+P2+P3)=0,45.(1214,6+121,53+668,065)=901,888(KN) Diện tích cốt thép chịu moomen MII là: FaII = M II = 901,888 = 9,19.10−3 (m ) = 91,9(cm ) 0,9.ho Ra Chọn 30 φ 20, FaII=9426(mm2) Chiều dài thép là: 7180-2.25=7130(mm) GVHD: PHẠM VĂN THỨ SV: Nguyễn Mạnh Hùng MSV: 46238   Lớp: XDD53-ĐH2 BÀI TẬP LỚN : NỀN & MÓNG Trang: 25 Khoảng cách giữ tim cốt thép cạnh là: a= 8080 − 2.25 − 2.15 = 275( mm) , chọn a=200(mm) 29 Bố trí cốt thép móng cọc Bảng thống kê cốt thép φ (mm) STT Hình dáng 4450 25 4450 16 71200 3750 22 3750 19 71250 GVHD: PHẠM VĂN THỨ SV: Nguyễn Mạnh Hùng Chiều dài MSV: 46238   Số Tổng chiều dài(mm) Lớp: XDD53-ĐH2 ... Lớp: XDD53-ĐH2 BÀI TẬP LỚN : NỀN & MÓNG Trang: Căn vào điều kiện địa chất cơng trình , tải trọng đặc điểm cơng trình ta chọn giải pháp thiết kế móng bê tơng cốt thép: - Giải pháp móng nơng thiên... XDD53-ĐH2 BÀI TẬP LỚN : NỀN & MÓNG Trang: Ứng suất gây lún trọng tâm diện tích đế móng Cơng thức kiểm tra: S< Sgh =8cm Ta xác định S theo phương pháp cộng lún lớp Theo phương pháp ta chia đất đáy móng. .. 71250 MSV: 46238   Lớp: XDD53-ĐH2 BÀI TẬP LỚN : NỀN & MÓNG Trang: b Thiết kế nhân tạo Ta dùng phương án đặt móng nhân tạo sử dụng đệm cát Có chiều sâu chơn móng h=1,8m, lớp bê tơng lót dày 10cm
- Xem thêm -

Xem thêm: Bài Tập Lớn Nền Móng, Bài Tập Lớn Nền Móng

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn

Nhận lời giải ngay chưa đến 10 phút Đăng bài tập ngay