Tài liệu Hướng dẫn bài tập nền và móng

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 Cột giữa Trọng N (T) M (Tm) Tổ hợp cơ bản 82,50 3,50 Tổ hợp bổ sung 85,65 6,20 Q (T) 1,00 1,00 N (T) 75,63 75,95 Cột biên M (Tm) 4,00 6,50 Q (T) 2,05 1,50 3- Kết quả thí nghiêm nén lún : STT 25 34 6 Lớp đất Á sét Sét Cát hạt trung e0 (%) 0,607 0,659 0,667 Hệ số rỗng ei ứng với các cấp áp lực Pi (KG/cm2 ) e1(%) e2(%) e3(%) 0,577 0,558 0,543 0,629 0,606 0,529 0,65 0,640 0,631 e4(%) 0,534 0,580 0,630 4- Kết quả thí nghiệm đất : STT Lớp đất Chiều dày h (m) Tỷ trọng ( ) 25 34 6 Á sét Sét Cát hạt trung 4 3 2,67 2,72 2.64  Dung trọng Độ ẩm tự nhiên  W (%) (g/cm3) 1,96 18 1,90 22 2,00 20 G/hạn nhão Wnh(%) G/hạn dẻo Wd(%) 22 40 _ 14 22 _ Góc Lực nội ma dính đvị sát C(kg/c  (0) m2) 22 0,15 20 0,28 30 0,08 5- Kích thước cột : F = 50 x 30; cm2 Mực nước ngầm cách mặt đất tự nhiên 3; m Độ lún giới hạn Sgh = 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 (No 25) : lớp đất á sét, h = 4; m. W  Wd 18 14   0,5 Độ sệt B= Wnh  Wd 22 14 0,25 < B = 0,5 nên đất ở trạng thái dẻo . Độ bảo hoà nước : G= 0,01W 0,01.18  2,67 0,79 e0 0,607 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 ei 0,607 a(cm2/KG) 1 0,577 2 0,558 0,03 0,019 3 0,543 0,015 4 0,534 0,009 b- Lớp thứ hai (No 34) :lớp đất sét, h = 3 m. W  Wd 22 22  0 Độ sệt B= Wnh  Wd 40 22 B = 0 nên đất ở trạng nữa rắn . Độ bảo hoà nước : G= 0,01W 0,01.22  2,72 0,91 e0 0,659 G > 0,8 nên đất ở trạng thái bảo hoà nước . Hệ số nén lún : Pi(KG) 0 ei 0,659 a(cm2/KG) 1 0,629 2 0,608 0,03 0,021 3 0,592 0,016 4 0,58 0,012 c- Lớp thứ ba (No6 ) :lớp cát hạt trung , h = 3 m. Đánh giá theo độ rỗng : 0,55 < e0 < 0,7 nên đất ở trạng thái chặt vừa . Độ bảo hoà nước : G= 0,01W 0,01.22  2,647 0,87 e0 0,667 G > 0,8 nên đất ở trạng thái bảo hoà nước . Hệ số nén lún : Pi(KG) 0 1 2 3 4 ei 0,667 0,650 0,640 0,631 0,630 a(cm2/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 . Chương II : Thiết Kế Và Tính Toán Nền Móng 2 Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng Phương án I : Móng Nông I- Móng nông cột giữa : 1 - Vật liệu làm móng : Bê tông Mac 200 có Rn = 90 Rk = 7,5 Cốt thép C I có Ra = 2000 R’a Rad = Rax kG/cm2 kG/cm2 kG/cm2 = 2000 kG/cm2 =1600 kG/cm2 2 - Xác định diện tích đáy móng : Dùng tổ hợp cơ bản, tải trọng tiêu chuẩn (N015) . 82,50 Ntc = 1,2  68,75; T 3,5 Mtc = 1,2  2,91; Tm 1,00 Ntc = 1,2  0,83; T Chọn độ sâu chôn móng hm = 1,5; m . Sơ bộ chọn kích thước móng a = 2,4; m, b = 2 ;m . Cường độ tiêu chuẩn của nền : Công thức : Rtc = m(Ab+Bhm )  + D.C m=1  = 22o nên tra bảng ta có A = 0,61, B = 3,44, D = 6,04 . b = 2; m, hm = 1,5; m  = 1,96; T/m3, C = 0,15 KG/cm2 = 1,5; T/m2 Kết quả : Rtc = 1(0,61.2+3,44.1,5)1,96 + 6,04.0,15 = 21,56; T/m2  tc tb  = N F  N 0tc  G N 0tc    tbhm F F 71,25  2.1,5  17,84; T/m2 2,4.2 tc  max, min  tc tc max, min =  dtb  = 17,84 M tc  Q0tc.hm M tc   dtb  0 W W  2,91 0,83.1,5  2.2,42 20;T/m2 6 = 15,68; T/m2 Kiểm tra theo các điều kiện sau : *  tc = 17,84; T/m2 < Rtc =21,56; T/m2 tb tc *  max = 20; T/m2 < 1,2.Rtc = 1,2 . 21,56 = 25,87 T/m2 tc *  min >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 . 3 Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng 2- Kiểm tra lún cho móng : Dùng tổ hợp tiêu chuẩn cơ bản, tải trọng tiêu chuẩn . a - Áp lực gây lún : tc Pgl =  tb  .hm = 17,84 – 1,96 . 1,5 = 14,90; T/m2 = 1,49; KG/cm2 b - Dung trọng đẩy nổi :  (  1) 1(2,67  1)  dn1  n 1   1,039 T/m3 1  e1 1  0,607  (  1) 1(2,72 1)  dn2  n 2   1,037T/m3 1 e2 1 0,659  (  1) 1(2,64 1)  dn3  n 3   0,98 T/m3 1 e3 1 0,667 c - Tính nén lún theo phương pháp cộng lún từng lớp : n Áp dụng công thức : S= a 0i  1,5; KG/cm2 .Pi .hi 1 Trong đó : hi chiều dày các lớp phân tố . Pi áp lực trung bình tại điểm giữa lớp thứ i, do áp lực Pgl sinh ra. a0i hệ số nén lún tương đối của lớp thứ i . ai a0i = 1 e0i Để đơn giản a0i xác định tương ứng với áp lực gây lún Pgl = 1,49  1,5 KG/cm2 là hằngsố với mỗi lớp đất . Lớp I : aI = 0,019; cm2/KG aI 0,019   0,012;cm2/KG a0I = 1 e0I 1 0,607 Lớp II : aII = 0,021; cm2/KG aII 0,021   0,013; cm2/KG a0I = 1 e0II 1 0,659 aIII = 0,010; cm2/KG aIII 0,010   0,006;cm2/KG a0III = 1 e0III 1 0,667 c - Chiều dày các lớp phân tố : Chọn hi = 0,5; m cho tất cả các lớp vì hi  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 : Lớp III: P  Zi  K 0i Pgl K0i = f( a 2zi , ) b b   Zi  hm    i hi Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng sau : 4 Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng Lớp Điểm Zi (cm) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Á SET SÉT a/b 2Zi/b K0i 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 1,000 0,934 0,741 0,535 0,379 0,250 0,209 0,162 0,127 0,103 1,2 1,2   zi (KG/cm2 ) 0,294 0,392 0,490 0,542 0,594 0,646 0,6979 0,7498 0,8017 0,8536  Pzi (KG/cm2 ) 1,500 1,401 1,111 0,802 0,568 0,348 0,314 0,242 0,191 0,155 a0i S(cm) 0,012 3,583 0,013 Tại điểm thứ 9 (thuộc lớp 2) có  ZP = 0,155 < 0,2  Z = 0,2 . 0,8536 = 0,171 KG/cm2 nên chỉ tính lún đến điểm thứ 9 . n S= a 0i 1 1,5 0,348 + 1,401 +1,111 + 0,802 + 0,568) + 2 0,348 0,155 + 0,013 ( + 0,314 + 0,242 +0,191)] = 3,533 cm . 2 .Pi .hi = 50 [0,012 ( 1 ,5 Vậy S = 3,533 cm < Sgh = 8 cm. 1 ,5 AÙ SEÙT 0 0,294 0,392 0,490 0,542 1 1,1 3 0,802 5 0,646 6 0,6979 7 0,7498 0,8017 0,8536 1,4 2 4 0,594 SEÙT 1,5 1 0,568 0,384 0,314 0,242 8 0,191 9 0,155 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 : 5 Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng 0,3 bCT 2 0,25 0,5 0,75 NTT = 85,65 T, MTT = 6,2 Tm, QTT = 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/cm2, do tải trọng không lớn nên chọn : Chiều cao móng hm = 0,75; m Chiều dày lớp bảo vệ c = 0,05; m Tiết diện ac.bc = 0,5 . 0,3 = 0,15; m2 Điều kiện kiểm tra : PTTCT  0,75RkUtbho TT PTTCT = NTT -  TB FCT FCT = aCT.bCT = (ac +2ho)( bc + 2ho) = (0,5 +2 . 0,7)(0,3 + 2 . 0,7) = 3,23m2 aCT PTTCT = 85,65 – 17,84 . 3,23 = 28,027 T Utb = 2(ac + bc +2h0) = 2(0,5 + 0,3 + 2 . 0,7) = 4,4 m 0,75RkUtbho = 0,75 . 75 . 4,4 . 0,7 = 173,25 T 0,5 Vậy PTTCT  0,75RkUtbho nên chiều cao móng đã chọn là an toàn . 2,4 4 - Tính toán cốt thép cho móng : a - Tính toán ứng suất tại đáy móng :  TT tb = TT 0,75 N F 85,65  17,84; T/m2 2,4.2  TT max, min =  TT max, min = 0,25 0,5  TT tb  M TT tt W min 6,2  1.0,75 =14,22   2.2,42 17,84 21,46 ; 6  TT tb  tt max T/m2 0,5 Thiên về an toàn nên dùng  thay cho  tính toán cốt thép . b - Tính diện tích cốt thép cho mặt cắt I–I : Công thức : FI-Ia  , TT tbII  II M TT 0,9.ma .R a .h0 TT MTTI-I = 0,125 . b(a-ac)2.  tbI I = 0,125 . b(a-ac)2.  TT max = 0,125 . 200(240-50)2 .21,46.10-1 = 1936765; KGcm Kết quả : 1936765 FI-Ia  0,9.0,85.2000 = 18,08; cm2 .70 6 để II 0,3 TT tbI I 2 = 14,22 ; T/m2 TT max =21,46 I II 2,4 I Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng Vậy chọn 12  14 có Fa = 18,46; cm2 Khoảng cách giữa các thanh : a = 200 2.5  17,27cm, nên chọn a=175; mm . 11 c - Tính diện tích cốt thép cho mặt cắt II–II : Công thức : MTTII-II Kết quả : F II-II a  M TT 0,9.ma .R a .h0 TT = 0,125 . a(b-bc)2.  tbII II TT = 0,125 . a(b-bc)2.  max = 0,125 . 240(200-30)2 . 21,46.10-1 = 1860582; KGcm 1860582 FII-IIa  0,9.0,85.2000 = 17,37; cm2 .70 Vậy chọn 12  14 có Fa = 18,46; cm2 Khoảng cách giữa các thanh : a = 200 2.5  17,27cm, nên chọn a=175; mm . 11 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 (N015) . 75,63 Ntc = 1,2  63,025;T 4,0 Mtc = 1,2  3,33; Tm 2,05 Ntc = 1,2  1,71 ;T Chọn độ sâu chôn móng hm = 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 : Rtc = m(Ab+Bhm )  + D.C m=1  = 22o nên tra bảng ta có A = 0,61, B = 3,44, D = 6,04 . b = 1,8; m, hm = 1,5; m  = 1,96; T/m3, C = 0,15 KG/cm2 = 1,5; T/m2 Kết quả : Rtc = 1(0,61 . 1,8+3,44 . 1,5)1,96 + 6,04 . 1,5 = 21,32; T/m2 Áp lực do tải trọng tiêu chuẩn gây ra :  tc tb   tc tb = N F tc  N 0tc  G N 0tc    tbhm F F 63,025  2.1,5  18,92;T/m2 2,2.1,8 tc  max, min M 0tc  Q0tc.hm M tc d   tb  =  W W d tb 7 Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng  tc max, min = 18,92  3,33 1,71.1,5  2,2.1,82 24,41 ; T/m2 6 = 13,43 ;T/m2 Kiểm tra theo các điều kiện sau : *  tc = 18,92; T/m2 < Rtc =21,32; T/m2 tb tc *  max = 24,41; T/m2 <1,2.Rtc = 1,2 . 21,32 = 25,58; T/m2 tc *  min >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 : tc Pgl =  tb  .hm = 18,92 – 1,96.1,5 = 15,98; T/m2  1,6 KG/cm2 b - Tính nén lún theo phương pháp cộng lún từng lớp : n Áp dụng công thức : S= a 0i .Pi .hi 1 Trong đó : hi : chiều dày các lớp phân tố . Pi : áp lực trung bình tại điểm giữa lớp thứ i, do áp lực Pgl sinh ra . a0i : hệ số nén lún tương đối của lớp thứ i . ai a0i = 1 e0i Để đơn giản a0i xác định tương ứng với áp lực gây lún Pgl = 1,6  1,5 KG/cm2 hằngsố với mỗi lớp đất . Lớp I : aI = 0,019; cm2/KG aI 0,019   0,012;cm2/KG a0I = 1 e0I 1 0,607 Lớp II : aII = 0,021; cm2/KG aII 0,021   0,013; cm2/KG a0I = 1 e0II 1 0,659 Lớp III: aIII = 0,010; cm2/KG aIII 0,010   0,006;cm2/KG a0III = 1 e0III 1 0,667 c - Chiều dày các lớp phân tố : Chọn hi = 0,5 m cho tất cả các lớp vì hi  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 : P  Zi  K 0i Pgl K0i = f( a 2zi , ) b b   Zi  hm    i hi Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng sau : 8 Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng Lớp Điểm Zi (cm) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Á SET SÉT a/b 1,22 1,22 2Zi/b K0i 0 0,56 1,11 1,67 2,22 2,78 3,33 3,89 4,44 5,00 1,000 0,909 0,701 0,480 0,336 0,242 0,178 0,136 0,107 0,087  Pzi (KG/cm2 ) 1,600 1,454 1,122 0,768 0,538 0,397 0,285 0,218 0,171 0,139  a0i  zi (KG/cm2 ) 0,294 0,392 0,490 0,542 0,012 0,594 0,646 0,6979 0,7498 0,8017 0,013 0,8536 S(cm) 3,607 Tại điểm thứ 9 (thuộc lớp 2) ta có  ZP = 0,139 < 0,2  Z = 0,2 . 0,8536 = 0,171; KG/cm 2 nên chỉ tính lún đến điểm thứ 9 . n S= a 0i .Pi .hi = 50 [ 0,012 ( 1 1,6  0,397 + 2 0.013( 0,397 0,193 +0,285 + 2 0,218 + 0,171)] = 3,558; cm . 1,5 1,454 +1,122 + 0,768 + 0,538) + Vậy S = 3,558; cm < S gh = 8; cm nên thoả mãn về điều kiện tính lún . 1,5 AÙ SEÙT 0 0,294 0,392 2 0,490 4 1 0,594 0,646 0,6979 0,7498 SEÙT 0,8017 0,8536 1,122 3 0,542 Biểu đồ ứng suất dưới đáy móng . 1,6 1,454 1 8 9 0,768 0,538 5 0,397 6 0,285 7 0,218 0,171 0,139 3 - Tính toán móng theo trạng thái giới hạn về độ bền : Dùng tổ hợp bổ sung và tải trọng tính toán : NTT = 75,95; T, MTT = 6,05; Tm, QTT = 1.50; T . a - Kiểm tra chiều cao móng theo điều kiện chọc thủng (phá hoại theo mặt phẳng nghiêng) : 9 Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng 0,3 1,8 bCT 0,25 0,5 0,75 Móng bê tông cốt thép M 200 cốt thép C-I, Ra = 2000; KG/cm2, do tải trọng không lớn nên chọn : Chiều cao móng hm = 0,75; m Chiều dày lớp bảo vệ c = 0,05; m Tiết diện ac.bc = 0,5 . 0,3 = 0,15; m2 Điều kiện kiểm tra : PTTCT  0,75RkUtbho TT PTTCT = NTT -  TB FCT FCT = aCT.bCT = (ac +2ho)( bc + ho) = (0,5 +2.0,7)(0,3 + 0,7) = 1,9; m2 PTTCT = 75,95 – 19,18.1,9 = 35,51; T 0,5 Utb = ac + 2bc +h0 = 0,5 + 2.0,3 + 0,7 = 1,8; m aCT 0,75RkUtbho = 0,75 . 75 . 1,8 . 0,7 = 70,875; T Vậy PTTCT  0,75RkUtbho nên chiều cao móng đã chọn là an 2,2 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 :  TT tb  TT tb =  N TT F 75,95  19,18 ;T/m2 2,2.1,8 M TT W 6,05 1,5.0,75    TT 1,8.2,22 max, min=19,18 6  TT max, min =  TT tb  = 24,12 ;T/m2 = 14,24 ;T/m2 TT TT TT Thiên về an toàn nên dùng  max thay cho  tbI I ,  tbII II để tính toán cốt thép . 10 Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng b - Tính diện tích cốt thép cho mặt cắt I–I : FI-Ia  M TT 0,9.ma .R a .h0 0,75 MTTI-I = 0,125 . b(a-ac)2.  TT tbI I 0,25 0,5 = 0,125 . b(a-ac)2.  TT max = 0,125 . 180(220-50)2 . 24,12.10-1 = 1568403 ;KGcm 1568403 Kết quả : FI-Ia  0,9.0,85.2000 .70 2 = 14,64 ;cm Vậy chúng ta chọn 10  14 có Fa = 15,38 ;cm2 Khoảng cách giữa các thanh : tt min =14,24 FII-IIa  M TT 0,9.ma .R a .h0 II 0,5 2,2 I 1,8 c - Tính diện tích cốt thép cho mặt cắt II–II : TT MTTII-II = 0,125 . a(b-bc)2.  tbII II = 0,5 . a(b-bc)2.  TT max = 0, 5 . 220(180-30)2 . 24,12.10-1 = 5969700 ;KGcm 5969700 FII-IIa  0,9.0,85.2000 .70 2 = 55,74 ;cm Vậy chúng ta chọn 18  20 có Fa = 56,54 ;cm2 Kết quả : Khoảng cách giữa các thanh : a = 200 2.5  11,2cm, nên chọn a=110 ;mm . 17 Cốt thép bố trí được thể hiện trên bản vẽ . Phương án II : Móng Cọc 11 =24,12 I II 200 2.5  21,11cm, nên chọn a=210 ;mm . a= 9 Công thức : tt max 0,3 Công thức : Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng I - Móng cọc đài thấp cho cột giữa : 1 - Vật liệu làm cọc : Bê tông cọc Mac 250 có Rn = 110 kG/cm2 Rk = 8,3 kG/cm2 Cốt thép C I có Ra = 2000 kG/cm2 R’a = 2000 kG/cm2 Rad = Rax = 1600 kG/cm2 Cốt thép dọc chịu lực chọn 4  16 có F = 8,04; cm2 2 - Chọn kích thước cọc : Chọn cọc hình vuông có tiết diện 30 x 30; cm . Chiều dài của cọc là 7,5; m . Độ sâu chôn móng hm = 1,5; m, cách mực nước ngầm 1,5; m, nằm trong lớp á sét . Móng chịu mômen lớn nên ngàm cọc vào đài bằng cách phá vỡ một phần bê tông đầu cọc để thép nhô ra là 35; cm và chôn thêm một đoạn cọc còn giữ nguyên vào đài cọc khoảng 15; cm . Dùng tổ hợp bổ sung và tải trọng tính toán : NTT = 85,65; T, MTT = 6,2; Tm, QTT = 1; T 3 - Xác định độ sâu chôn đài cọc : Công thức : h  0,7 hmin hmin = tg(450 -  /2) , H .b : góc ma sát trong và dung trọng tại đáy đài :tổng lực xô ngang tính đến đáy đài H  = 6,2/1,2 + 1 = 6,167; T b : bề rộng của đáy đài vuông góc với lực xô ngang, chọn b = 1,5; m H hmin = tg(45 – 22/2) 6,167 = 1,012; m => 0,7 hmin = 0,708; m 1,96.1,5 Kết quả : chọn h = 1,5; m 4 - Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc và theo đất nền : a - Theo vật liệu làm cọc : Công thức : Pv = m  (mRRbFb + RaFa) (HD – ĐA – NM / 63) m : hệ số điều kiện làm việc, m = 1  : hệ số uốn dọc, móng cọc đài thấp không xuyên qua than bùn chọn  = 1 mR : hệ số điều kiện làm việc củabê tông,tiết diện cọc = 0,3x0,3m chọn mR = 1 Rb, Ra : cường độ chịu nén tính toán của bê tông và thép Fb, Fa : diện tích tiết diện của bê tông và của cốt thép dọc Kết quả : Pv = 1.1(1.1100.0,3.0,3 + 20000.8,04.10-4) = 110,67; T b - Theo đất nền : Mũi cọc tỳ lên lớp cát hạt trung ở trạng thái chặt vừa nên làm việc theo sơ đồ cọc ma sát . Sức chịu tải của cọc theo đất nền được xác định theo công thức sau : n Pđ = m(mRRF + u  mfi fi li ) (HD – ĐA – NM / 69) i 1 m mR : hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, cọc có tiết diện hình chữ nhật đường kính d< 0,8 m chọn m = 1 : hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc, hạ cọc bằng búa diezen chọn m R = 1,0 12 Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng mfi : hệ số điều kiện làm việc của đất ở mặt bên của cọc, mfi =1 F : tiết diện mũi u : chu vi tiết diện ngang cọc li : chiều dày lớp đất thứ i tiếp xúc với cọc fi : ma sát bên của lớp đất thứ i theo mặt xung quanh thân cọc R : cường độ chịu tải của lớp đất dưới mũi cọc, tra bảng chọn R = 385; T/m2 Chia đất nền thành các lớp đồng nhất như trong hình vẽ trên . Cường độ tính toán của ma sát xung quanh cọc và đất bao quanh fi tra bảng, nội suy có : Z1 = 2,75; m, ásét có B = 0,5 => f1 = 1,925 T/m2, l1 = 2,5; m Z21 = 4,5; m, sét có B = 0 => f21 = 5,45 T/m2, l2 = 1; m Z22 = 6; m, sét có B = 0 => f22 = 5,8 T/m2, l22 = 2; m Z3 = 7,75; m, cát hạt trung => f3 = 6,15 T/m2, l3 = 1,5; m Kết quả : Pđ = 1(1. 385.0,3.0,3 + 0,3.4(1,925.2,5 + 5,45.1 + +5,8.1+6,15.1,5) = 71,955; T Ở đây Pv = 110,67; T > Pđ = 71,955; T nên dùng Pđ để đưa vào tính toán . Pd 71,955   51,4 ; T Vậy Pgh = K TC 0,0 1,4 coát thieân nhieân 5 - Xác định sơ bộ diện tích của đáy đài : Áp lực tính toán giả định tác dụng lên đế đài do phản lực đầu cọc gây ra : (N&M/316) PTT   tbh SEÙT n NTT : tải trọng tính toán xác định đến đỉnh đài  tb : trọng lượng thể tích bình quân của đài và đất trên đài lấy  tb = 2; T/m3 n : hệ số vượt tải, n = 1,2 h : chiều sâu chôn đài Fđ = 63,46/1,2  2.1,5  1,43 m2 : 85,65/1,2 7 2 -8,5 CAÙT HAÏT TRU NG 13 Z3=7,75m Kết quả Z22=6m Fđ = Z21=4,5m AÙ Công thức : SEÙT 1,5 Z1=2,75m 0,75 N TT n 1 2,5 Diện tích sơ bộ của đế đài : P gh 51,4   63,46 ;T/m2 (N&M/316) 2 (3d) (3.0,3)2 0,15 0,35 1,5 0,75 PTT = Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng Sơ đồ xác định sức chịu tải của cọc 14 Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng 6 - Xác định số lượng cọc : Trọng lượng sơ bộ của đài cọc và đất trên các bậc đài : NđTT = n .Fđ.h.  tb =1,2.1,43.1,5.2 = 5,148; T Số lượng cọc trong móng : N TT  N TT d Công thức : nc =  Pgh : 85,65 5,148  2,65 cọc 51,4 nc = 1,5 3 1 1,5 1 0,25 Vậy chọn số cọc là nc = 4 cọc và chọn lại diện tích đáy đài Fđ = 1,5x1,5; m2 . Sơ đồ bố trí cọc trong mặt bằng 0,3 Kết quả 0,25 0,5 0,25 7 - Kiểm tra sức chịu tải của cọc : a - Tải trọng tác dụng thẳng đứng : Công thức : Pmax,min max  N d   M .xn,k n n  xi2 4 2 1 1,5 0,25 = i 1  Nd : tổng tải trọng thẳng đứng tính đến đáy đài . M : tổng mômen do tải tải trọng ngoài gây ra so với trục đi qua trọng tâm của các tiết diện cọc tại đáy đài . xmaxn,k: khoảng cách từ cọc chịu nén và kéo nhiều nhất đến trục đi qua trọng tâm của các tiết diện cọc tại đáy đài . xi : khoảng cách từ cọc thứ i đến trọng tâm của các tiết diện cọc tại đáy đài . Kết quả : Pmax,min = 85,65 5,148 (6,2  1,5.1)0,5  4 4.0,52 = 26,16; T = 19,23; T Vậy Pmax = 26,16; T  Pgh = 51,4; T Pmin =19,23; T > 0 không có lực kéo nên không kiểm tra theo điều kiện chống nhổ . 15 Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng b - Tải trọng tác dụng ngang : Điều kiện :H0  Hng H0 =  H  1  0,25;T n 4 Hng : sức chịu tải trọng ngang của cọc, tra bảng ứng với chuyển vị ngang của cọc là =1 cm được Hng = 6; T  ng Vậy :H0= 0,25; T  Hng = 6; T nên thoả mãn điều kiện chống chuyển vị ngang . 8 - Kiểm tra cường độ của nền đất dưới đáy móng khối quy ước : Dùng tổ hợp cơ bản, tải trọng tiêu chuẩn (N015) . 82,50 Ntc = 1,2  68,75 T 3,5 Mtc = 1,2  2,91T 1,00 Ntc = 1,2  0,83 T Giả thiết ta có móng khối quy ước ABCD với kích thứơc là Aqu, Bqu, Hqu .   i hi   TB  Góc mở : 4 4 hi = 1 (22.2,5 20.3 30.1,5)  5,710 4.7 Chiều dài và chiều rộng của đáy khối quy ước : Aqu = Bqu = a + 0,3 + 2.l.tg(5,710) = 1 + 0,3 + 2.7.tg(5,710) = 2,7; m Chiều cao của khối quy ước : Hqu = hm + L = 1,5 + 7 = 8,5; m 1,5 Sơ đồ đáy móng khối quy ước 8,5 7 5,71 Xác định trọng lượng của khối quy ước : Trọng lượng của đất và đài cọc từ đáy đài trở lên : N1 = Aqu . Bqu . hm .  tb = 2,7 . 2,7 . 1,5 .2 = 21,87; T Trọng lượng của lớp đất á sét từ đáy đài đến hết lớp này 16 1 2,7 Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng N2 = (F0 – 4Fc)(  1h1 +  đn1h’) = (2,72 – 4.0,32)(1,96.1,5 + 1,039.1) = 27,57; T Trọng lượng của lớp đất sét : N3 = (F0 – 4Fc)  đn2.h2 = (2,72 – 4 . 0,32)1,037.3 = 21,56; T Trọng lượng của lớp cát hạt trung : N4 = (F0 – 4Fc)  đn3.h3 = (2,72 – 4.0,32).0,98.1,5 = 10,19; T Trọng lượng của cọc : N5 = 4Fchc  bt = 4.0,3.0,3.7.2,5 = 6,3; T Vậy trọng lượng củakhối móng quy ước là : Nqu = 21,87+ 27,57+ 21,56+10,19+ 6,3 = 87,49; T Tải trọng tiêu chuẩn ở đáy khối móng quy ước là : Ntc = Ntc0 + Nqu = 68,75 +87,49 = 156,24; T Điều kiện kiểm tra : tc *  tb < Rtc tc *  max < 1,2.Rtc Áp lực do tải trọng tiêu chuẩn gây ra :  tc tb   tc tb = N tc F 156 ,24  21,43; T/m2 2,72,7 tc  max, min tc  max, min =  dtb  = 21,43 M 0tc  Q0tc.H qu M tc   dtb  Wqu Wqu  2,91 0,83.8,5  2,7.2,72 24,47; T/m2 6 = 18,39; T/m2 Cường độ tiêu chuẩn của nền : Công thức : Rtc = m(A Bqu +B Hqu )  đn3+ D.C m=1  = 30o nên tra bảng có A = 1,15, B = 5,59, D = 7,95 . Bqu = 2,7; m, Hqu = 8,5; m  đn3 = 0,98; T/m3, C = 0,08; KG/cm2 = 0,8; T/m2 Kết quả : Rtc = 1(1,15.2,7+5,59.8,5) 0,98 + 7,95.0,8 = 55,85; T/m2 Vậy đã thoả mãn điều kiện : tc *  tb = 21,43 < Rtc = 55,85 tc *  max = 24,47 <1,2.Rtc = 67,03 9 - Kiểm tra độ lún của móng cọc : 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 theo phương pháp cộng từng lớp . Dùng tổ hợp cơ bản, tải trọng tiêu chuẩn . 17 Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng a - Áp lực gây lún : tc Pgl =  tb  .H qu = 21,43 – 2. 8,5 = 4,4; T/m2  0,5; KG/cm2 b - Tính nén lún theo phương pháp cộng lún từng lớp : n Áp dụng công thức : S= a 0i .Pi .hi 1 Trong đó : hi _ chiều dày các lớp phân tố . Pi _ áp lực trung bình tại điểm giữa lớp thứ i, do áp lực Pgl sinh ra . a0i _ hệ số nén lún tương đối của lớp thứ i . ai a0i = 1 e0i Để đơn giản a0i , xác định tương ứng với áp lực gây lún P gl = 0,5 KG/cm2 là hằngsố với mỗi lớp đất . Lớp III: ap=0,5 = 0,017; cm2/KG a p=0,50 = ap0,5 0,017   0,01; cm2/KG 1 e0 1 0,667 c - Chiều dày các lớp phân tố : Chọn hi = 1 m cho tất cả các lớp vì hi  0,4Bqu = 0,4 . 2,7 = 1,08; m . d - Tính và vẽ biểu đồ ứng suất do áp lực gây lún sinh ra tại các điểm : P  Zi  K 0i Pgl K0i = f( a 2z i , ) b b   Zi   tbhm    i hi  tb   l l i i i  1,96.1,5 1,039.2,5 3.1,037 1,5.0,98  1,19; T/m3=1,19;g/cm3 1,5 2,5 3 1,5 18 Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng sau : Lớp Điểm Zi (cm) a/b 2Zi/b CÁT HẠT TRUNG 0 1 2 3 0 100 200 300 0 0,76 1,54 2,31 1 K0i 1,000 0,816 0,473 0,275   zi (KG/cm2 ) 1,012 1,07 1,12 1,22  Pzi (KG/cm2 ) 0,5 0,408 0,237 0,138 a0i S(cm) 0,01 2,817 Tại điểm thứ 3 (thuộc lớp 3) ta có  ZP = 0,138 < 0,2  Z = 0,2 . 1,22 = 0,224; KG/cm2 nên chỉ tính lún đến điểm thứ 3 . n S= a 0i .Pi .hi = 100.0,01.( 1 0,5 0,138 + 0,408 +0,237 )= 0,964 cm 2 Vậy S = 0,964 cm < Sgh = 8 cm nên thoả mãn về điều kiện tính lún . 1,5 AÙ SEÙT 8,5 SEÙT 7 5,71 CAÙT 1,012 0 TRU NG 1,07 1 1,12 2 3 1,22 suất dưới đáy móng . 19 0,5 0,408 0,237 0,138 Biểu đồ ứng Hướng dẫn Bài tập Nền và Móng 1 0 - Kiểm tra khi vận chuyển và khi treo trên giá búa : Dùng tổ hợp bổ sung và tải trọng tính toán để kiểm tra . NTT = 85,65 T, MTT = 6,2 Tm, QTT = 1 T a - Khi vận chuyển : a a 7 Mmax M Tải trọng : = k.F.  bt = 1,5 . 0,3 . 0,3 . 2,5 = 0,338; T/m Khoảng cách từ gối tựa đến mút cọc : a = 0,207 . l = 0,207 . 7,5 = 1,55; m Mômen lớn nhất do cọc chịu : Mmax = 0,043 ql2 = 0,043 . 0,338 . 7,52 = 0,82; Tm Cọc có cốt thép đặt đối xứng : Fa = 4,022; cm2 Khả năng chịu lực của cọc : Mgh = Ra Fa (h0 – a’) = 20000 . 4,022 . 10-4 (30-8) 10-2 = 1,77; Tm Vậy Mmax = 0,82; Tm < Mgh = 1,77; Tm nên đủ khả năng chịu lực khi vận chuyển . b – Khi treo cọc lên giá búa : a 7 a Mmax M Q 20 q