tm nền móng1

Đồ Án Nền và Móng Sinh Viên: LÊ ANH VĂN

Tải trọng tác dụng

Tải trọng/ phương án Đơn vị 2

V do tĩnh tải(DC) KN 2970

V do tĩnh tải(DW) KN 340

V do hoạt tải(LL+IM) KN 911

H do hoạt tải(LL+IM) KN 228

M do hoạt tải(LL+IM) KN 410

Phương dọc(D),ngang(N) cầu KN.M D

Điều kiện thủy văn và chiều dài nhịp:

Nội dung Đơn vị 5

Cao dộ MNCN(EL5) m 4,2

Cao dộ MNTN(EL3) m 2,7

Cao dộ MNTT(EL4) m 0,7

Cấp sông m V

Cao độ mặt đất thiên nhiên(EL1) m 0,00

Cao độ sau xói(EL2) m -2,3

Chiều dài nhịp m

1


Các chỉ tiêu cơ lý của đất+ Lớp 1(2a): -9,28m

TT Chỉ tiêu cơ lý Kí hiệu Đơn vị Kết quả

1

Phân tích thành phần hạtPhần trăm hạt sỏi 0,00Phần trăm hạt cát 30,70

Phần trăm hạt mịn(sét, bụi) 68,802 Độ ẩm tự nhiên W % 26,473 Khối lượng thể tích γw g/cm3 1,964 Khối lượng riêng Gs g/cm3 2,725 Gới hạn chảy LL % 38,806 Giới hạn giẻo PL % 19,90

7Thí nghiệm cắt trực tiếp

Góc ma sát trong φ Độ 13,00Lực dính c KG/cm2 0,310

8Thí nghiệm nén ba trục(CU) 0,66

Góc ma sát trong φcu ĐộLực dính Ccu KG/cm2 -

9Thí nghiệm nén ba trục(UU) -

Góc ma sát trong φ ` ĐộLực dính có hiệu C’ KG/cm2 -

10 Thí nghiệm nở hông qu KG/cm2 -

11

Thí nghiệm nén cố kết

Áp lực tiền cố kết pc KG/cm2 -hệ số cố kết Cv×10^-3 cm2/s -Hệ số nén a×10^-1 cm2/KG -

Hệ số thấm Kv×10^-7 Kv×10^-7 cm2/s -Chỉ số nén Cc Cc -

Lớp 2a: Sét gầy pha cát,mầu xàm nâu ,xám xanh,cứng vừa đến cứng S(CL)

2


+ Lớp 3: -9.28 =>-15.08 m


1

Phân tích thành phần hạt

Phần trăm hạt sỏi 2,50

Phần trăm hạt cát 72,90



Góc ma sát trong φ Độ 32,00

Lực dính c KG/cm2 0,080

8Thí nghiệm nén ba trục(CU)

Góc ma sát trong φcu Độ -

Lực dính Ccu KG/cm2 -

9Thí nghiệm nén ba trục(UU)

Góc ma sát trong φ ` Độ -

Lực dính có hiệu C’ KG/cm2 -10 Thí nghiệm nở hông qu KG/cm2 -

11


Áp lực tiền cố kết pc KG/cm2 -

hệ số cố kết Cv×10^-3 cm2/s -

Hệ số nén a×10^-1 cm2/KG -

Hệ số thấm Kv×10^-7 Kv×10^-7 cm2/s -

Chỉ số nén Cc Cc -Lớp 3: Cát sét,cát bụi,mầu xám vàng,xám trắng,thái chặt vừa đến chặt,bão hòa nước,(SC),(SM)

3


+ Lớp TK3-2: -15.08 =>-19.08


1

Phân tích thành phần hạtPhần trăm hạt sỏi 0,60Phần trăm hạt cát 25,50



Góc ma sát trong φ Độ 14,00Lực dính c KG/cm2 0,300


Góc ma sát trong φcu Độ -Lực dính Ccu KG/cm2 -


Góc ma sát trong φ ` Độ -Lực dính có hiệu C’ KG/cm2 -

10 Thí nghiệm nở hông qu KG/cm2 0,600

11


Áp lực tiền cố kết pc KG/cm2 -hệ số cố kết Cv×10^-3 cm2/s -Hệ số nén a×10^-1 cm2/KG -

Hệ số thấm Kv×10^-7 Kv×10^-7 cm2/s -Chỉ số nén Cc Cc -

LớpTK 3-2: Sét gầy,mầu xám nâu,cứng(CL)

+ Lớp 3: -19.08=>-75.58 m


4


1

Phân tích thành phần hạt

Phần trăm hạt sỏi 2,50

Phần trăm hạt cát 72,90



Góc ma sát trong φ Độ 32,00

Lực dính c KG/cm2 0,080


Góc ma sát trong φcu Độ -

Lực dính Ccu KG/cm2 -


Góc ma sát trong φ ` Độ -

Lực dính có hiệu C’ KG/cm2 -10 Thí nghiệm nở hông qu KG/cm2 -

11


Áp lực tiền cố kết pc KG/cm2 -

hệ số cố kết Cv×10^-3 cm2/s -

Hệ số nén a×10^-1 cm2/KG -

Hệ số thấm Kv×10^-7 Kv×10^-7 cm2/s -

Chỉ số nén Cc Cc -Lớp 3: Cát sét,cát bụi,mầu xám vàng,xám trắng,thái chặt vừa đến chặt,bão hòa nước,(SC),(SM)

PHẦN I

BÁO CÁO KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

5


1. Cấu trúc địa chất khu vực xây dựng.

Mô tả sơ bộ cấu tạo địa chất khu vực:

Tại lỗ khoan IC-T10, khoan xuống cao độ là – 73,58m, gặp 4 lớp đất như

sau:

Lớp 1(2a):

Sét gầy pha cát,mầu xàm nâu ,xám xanh,cứng vừa đến cứng S(CL). Chiều

dày của lớp là 10.70m, cao độ đáy là -9.28m. Lớp đất có độ ẩm W = 26,47%, .

Lớp 2(3):

Cát sét,cát bụi,mầu xám vàng,xám trắng,thái chặt vừa đến chặt,bão hòa

nước,(SC),(SM). Chiều dày của lớp là 5.80 m, cao độ mặt lớp là -9.28m, cao độ

đáy lớp là -15,08 m. Lớp đất có độ ẩm W = 16,90%.

Lớp 3(TK3-2):

Sét gầy,mầu xám nâu,cứng(CL), Chiều dày của lớp là 4m, cao độ mặt lớp là

-15,08m, cao độ đáy lớp là -19.08m. Lớp đất có độ ẩm W = 25.7%.

Lớp 4(3):

Cát sét,cát bụi,mầu xám vàng,xám trắng,thái chặt vừa đến chặt,bão hòa

nước,(SC),(SM). Chiều dày của lớp là 54.50 m, cao độ mặt lớp là -19.08m, cao

độ đáy lớp là -73.58m. Lớp đất có độ ẩm W = 16,90%.

2. Nhận xét và kiến nghị

Theo tài liệu khảo sát địa chất công trình, phạm vi nghiên cứu và qui

mô công trình dự kiến xây dựng, ta có một số nhận xét và kiến nghị sau:

Nhận xét:

+ Điều kiện địa chất công trình trong phạm vi khảo sát nhìn chung là khá

phức tạp, có nhiều lớp đất phân bố và thay đổi khá phức tạp.

+ Lớp đất số 1,3 là lớp đất yếu do chỉ số xuyên tiêu chuẩn và sức chịu tải

nhỏ, lớp 3 có trị số SPT trung bình, lớp 4 có trị số SPT và sức chịu tải khá cao.

+ Lớp đất số 1 dễ bị lún sụt khi xây dựng trụ cầu tại đây.

6


Kiến nghị

+ Với các đặc điểm địa chất công trình tại đây, nên sử dụng giải pháp móng

cọc ma sát bằng BTCT cho công trình cầu và lấy lớp đất số 5 làm tầng tựa cọc.

+ Nên để cho cọc ngập sâu vào lớp đất số 5 để tận dụng khả năng chịu ma

sát của cọc.

7


PHẦN II

THIẾT KẾ KĨ THUẬT

1. Lựa chọn kích thước công trình và bố trí cọc trong móng

1.1. Lựa chọn kích thước và cao độ bệ móng, mũi cọc.

1.1.1. Cao độ đỉnh trụ (CĐĐT).

Vị trí xây dựng trụ cầu ở xa bờ và phải đảm bảo thông thuyền và sự thay đổi

mực nước giữa MNCN và MNTN là tương đối cao. Xét cả điều kiện mỹ quan

trên sông, ta chọn các giá trị cao độ như sau:

Cao độ đỉnh trụ CĐĐT chọn như sau: max ¿ {MNCN +1m ¿ } ¿{}−0 . 3m .¿Trong đó:

+ MNCN: Mực nước cao nhất, MNCN = 4,20 (m)

+ MNTT: Mực nước thông thuyền,MNTT = 2,70 m

+ ttH : Chiều cao thông thuyền, Htt = 3.5 m

+ MNTN: Mực nước thấp nhất,MNTN = 0,70 m

CĐĐT = Cao độ đỉnh trụ CĐĐT = + 5,9 m

1.1.2. Cao độ đỉnh bệ (CĐĐB).

CĐĐB MNTN - 0.5 m

MNTN = 0,70 m

= > CĐĐB 0,70 - 0.5 = +0.20 m

Ta thiết kế móng cọc đài thấp nên CDĐB cao độ mặt đất sau xói EL2= -2,3m

=> Chọn cao độ đỉnh bệ: CĐĐB = -2.5m

1.1.3. Cao độ đáy bệ.

8


Cao độ đáy bệ = CĐĐB - Hb

Trong đó: Hb: Chiều dày bệ móng (Hb = 1.5m -:- 2m). Chọn Hb = 1.5 m.

= > Cao độ đáy bệ = -2.5 – 1,5 = -4m.

Vậy chọn các thông số thiết kế như sau:

Hình 2: Tổng hợp các thông số thiết kế

DäC cÇuNGANG cÇu

200

6070

750

200

350350 500

200

1200

7060

140

160 60 380 60 160110 120 110

10 120 10

+3.20(MNTT)

+4.70(MNCN)

-2.00(M§ SX)

+7.90(C§ § T)

+1.20(MNTN)

0.00(MÐTN)

Cao độ đỉnh trụ: CĐĐT = + 5.9m

Cao độ đỉnh bệ: CĐĐB = -2.5m

Cao độ đáy bệ là: CĐĐB = - 4m

Bề dầy bệ móng: Hb = 1.5 m

Chiều dày mũ trụ: CĐMT = 0.8+0.6 = 1.4m

1.1.4. Chọn kích thước và cao độ mũi cọc.

Theo tính chất của công trình là cầu có tải trọng truyền xuống móng là

lớn, địa chất có lớp đất không phải là tầng đá gốc, nên chọn giải pháp móng là

móng cọc ma sát BTCT.

Chọn cọc bê tông cốt thép đúc sẵn, cọc có kích thước là 0.45 x 0.45m;

được đóng vào lớp số 4 là lớp Cát sét,cát bụi,mầu xám vàng,xám trắng,thái chặt

9


vừa đến chặt,bão hòa nước, Ngoài ra mũi cọc được đặt vào trong lớp đất chịu

lực tối thiểu là 5d.

Vậy, chọn cao độ mũi cọc là - 32.00m

Chiều dài của cọc (Lc) được xác định như sau:

Lc = CĐĐB - Hb - CĐMC

Lc = -2.5 - 1.5 - (- 32) = 28 m.

Trong đó:

CĐĐB = -2.5m: Cao độ đỉnh bệ

Hb = 1.5m: Chiều dày bệ móng

CĐMC = - 32 m: Cao độ mũi cọc

Kiểm tra: => Thoả mãn yêu cầu về độ mảnh.

Tổng chiều dài đúc cọc sẽ là: Lcd = Lc + 1m = 28 + 1m = 29 m. Cọc được

tổ hợp từ 3 đốt cọc với tổng chiều dài đúc cọc là: 29 m = 10m+10m+9m. Như

vậy hai đốt thân cọc tương ứng với chiều dài là 10m và đốt mũi cọc có chiều dài

là 9m .Các đốt cọc sẽ được nối với nhau bằng hàn trong quá trình thi công đóng

cọc.

2. Lập tổ hợp tải trọng tại đỉnh bệ

2.1. Tính toán thể tích trụ

2.1.1. Tính chiều cao thân trụ

Chiều cao thân trụ Htr:

Htr = CĐĐT - CĐĐB - CDMT.

Htr = 5.9 - (-2.5) - 1.4 = 7 m.

Trong đó: Cao độ đỉnh trụ: CĐĐT = + 5.9 m

Cao độ đỉnh bệ: CĐĐB = - 2.5 m

Chiều dày mũ trụ: CDMT = 0.8 + 0.6 = 1.4m.

10


2.1.2. Thể tích toàn phần (không kể bệ cọc).DäC cÇuNGANG cÇu

6070

750

350350 500

1200

7060

140

10 120 10

HyV1

V2

V3

+3.20(MNTT)

+4.70(MNCN)

-2.00(M§ SX)

+7.90(C§ § T)

+1.20(MNTN)

0.00(MÐTN)

Hình 2: Phân chia tính thể tích trụ

Thể tích trụ toàn phần Vtr:

Vtr =V1+V2+V3 =

= 10.88 + 6.63+ 35.64 = 53.15 m3.

Trong đó: V1 + V2 là thể tích mũ trụ

V3 là thể tích thân trụ

2.1.2. Thể tích phần trụ ngập nước (không kể bệ cọc).

Thể tích trụ toàn phần Vtn :

Vtn =Str x(MNTN –CĐĐB)=

11


Trong đó: MNTN = 0.7 m: Mực nước thấp nhất.

CĐĐB = - 2.5 m: Cao độ đỉnh bệ.

Str: Diện tích mặt cắt ngang thân trụ, m2.

2.2. Lập các tổ hợp tải trọng thiết kế tại đỉnh bệ

T¶i träng §¬n vÞ TTSD

N to

- TÜnh t¶i th¼ng ®øng

kN 3310

Nho

- Ho¹t t¶i th¼ng ®øng kN 1139

- Ho¹t t¶i n»m ngang kN 228

M o - Ho¹t t¶i m«men KN.m 410

HÖ sè t¶i träng: Ho¹t t¶i: n = 1.75 TÜnh t¶i: n = 1.25

bt = 24,50 (kN/m3): Träng lîng riªng cña bª t«ng.n= 9,81 (kN/m3): Träng lîng riªng cña níc

1.2.2.1. Tæ hîp t¶i träng theo ph¬ng däc ë TTSD.

T¶i träng th¼ng ®øng tiªu chuÈn däc cÇu: Ntt

N tc=Nho+( N t

o+γ bt xV tr )−γn xV tn

N tc=1139 + (3310+ 24.50 x 53.15) - 9.81 x13.8 = 5615.8 kN.

T¶i träng ngang tiªu chuÈn däc cÇu: Htc = Ho = 228 kN

M«men tiªu chuÈn däc cÇu:M tc=M o+Hh

o x (C §§ T−C §§ B )

12


= 2325.2 kN.m 1.2.2.2. Tæ hîp t¶i träng theo ph¬ng däc cÇu ë TTGHC§.

T¶i träng th¼ng ®øng tÝnh to¸n däc cÇu

N tt= 7623 kN. T¶i träng ngang tÝnh to¸n däc cÇu:

Htt = 1.75xHh

o = 1.75 x 228 = 399 kN.

M«men tÝnh to¸n däc cÇu:M tt=1 .75 xM o+1. 75 xH h

o x (C §§T−C §§ B)

= 3561.6kN.mB¶ng tæng hîp t¶i träng t¸c dông theo ph¬ng däc cÇu

v¬i MNTN

T¶i träng §¬n vÞ TTGHSD TTGHC§

T¶i träng th¼ng ®øng kN 5615.8 7623

T¶i träng ngang kN 228 399M«men kN.m 2325.2 3561.6

1.3. X¸c ®Þnh søc kh¸ng nÐn däc trôc cña cäc ®¬n1.3.1. Søc kh¸ng nÐn däc trôc theo vËt liÖu.Chọn vật liệu

+ Cọc bê tông cốt thép

+ Tiết diện của cọc hình vuông: 0.45m x 0.45m

13


+ Bê tông có 'cf = 28 MPa

+ Thép ASTM A615, có yf = 420 MPa

Bố trí cốt thép trong cọc

+ Cốt chủ : Chọn 822, bố trí xuyên suốt chiều dài cọc.

+ Cốt đai : Chọn thép 8

2@175=350450

5045

02@

175=

350

5050

50

Hình 4. Mặt cắt ngang cọc BTCT

Sức kháng nén dọc trục theo vật liệu PR

Dùng cốt đai thường, ta có: PR = xPn = x 0.8x{0.85x'cf x(Ag – Ast) +

fyxAst}

Trong đó:

: Hệ số sức kháng của bê tông, = 0.75'cf : Cường độ nén quy định của bê tông ở tuổi 28 ngày (MPa)

yf : Giới hạn chảy tối thiểu quy định của thanh cốt thép (MPa).

Ag : Diện tích mặt cắt nguyên của cọc, Ag = 450x450 = 202500mm2

Ast: Diện tích cốt thép, Ast = 8x389=3040mm2

Vậy: PR = 0.75x0.8x{0.85x28x(202500– 3040) + 420x3040}

= 4125088.8 N ¿4125.09 KN

14

vqp

45.0


Ø22

Ø8

50 2x150=300 50

502x

150=

300

50

MÆt c¾t ngang cäc BTCT1.3.2. Søc kh¸ng nÐn däc trôc theo ®¸t nÒn: QR

Sức kháng nén dọc trục theo đất nền được xác định như sau:

QR = sqspqp QQ

Với: sss A.qQ ; ppp A.qQ

Trong đó: Qp: Sức kháng mũi cọc (MPa)

qp: Sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa)

Qs: Sức kháng thân cọc (MPa)

qs: Sức kháng đơn vị thân cọc (MPa)

Ap: Diện tích mũi cọc ( mm2 )

As: Diện tích bề mặt thân cọc ( mm2 )

qp : Hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc.

qs : Hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc.

Ta có:

vqs 7.0 trong đất sét với 8.0v ta có: 56.0qs

vqs 45.0 trong đất cát với 8.0v ta có: 36.0qs

trong đất cát với 8.0v ta có: 36.0q

15


1.3.2.1. Søc kh¸ng th©n cäc Qs.

Qs = qs . As

Do thân cọc được ngàm trong 3 loại đất,có cả lớp đất dính và lớp đất rời nên

ta tính Qs theo 2 phương pháp:

Đối với lớp đất sét: tính theo phương pháp α.

Đối với lớp đất cát: tính theo phương pháp SPT.

-Đối với lớp đất sét.

Theo phương pháp α,sức kháng đơn vị qs được xác định như sau:

qs =α ×SU

Trong đó:

Su: Cường độ kháng cắt không thoát nước trung bình (Mpa), Su = Cuu

: Hệ số kết dính phụ thuộc vào Su và tỷ số DDb

và hệ số dính được tra

bảng theo tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05.

Đồng thời ta cũng tham khảo công thức xác định của API như sau :

- Nếu Su 25 Kpa 0.1

- Nếu 25 Kpa < Su < 75 Kpa

KPa50KPa25S5.01 u

- Nếu Su 75 Kpa 5.0

-Xét Lớp thứ 1 (2a)

Ta có: Su = 31Kpa=0.031Mpa

25 Kpa < Su =31Kpa< 75 Kpa

KPa50KPa25S5.01 u

=¿ α = 1- 0.5[31−2550 ] =0.94

16


Do đó ta lấy hệ số dính α =0.94

-Xét Lớp thứ 3 (TK3-2)

Ta có: Su = 30Kpa=0.03Mpa

25 Kpa < Su =30Kpa< 75 Kpa

KPa50KPa25S5.01 u

=¿ α = 1- 0.5[30−2550 ] =0.95

Do đó ta lấy hệ số dính α =0.95

Đối với lớp đất cát:

Sức kháng thân cọc Qs như sau:

Qs = qs x As và qs = 0.0019N

Trong đó : As : Diện tích bề mặt thân cọc (mm2)

N : Số đếm búa SPT trung bình dọc theo thân cọc (búa/300mm)

-Xét lớp thứ 2 và thứ 4

Kết quả Qs được lập thành bảng sau:

Tên lớp

Chiều dày(mm)

Chu vi

(mm)

Diện tích As(mm2)

NHệ số𝛼 Su

Mpaqs

MpaQs=qs.As

(N)

Lớp 1 6700 1800 12060000 - 0.94 0.031 0.02914 351428.4

Lớp 2 5800 1800 1044000 13 - - 0.0247 25786.8Lớp 3 4000 1800 720000 - 0.9

5 0.03 0.0285 205200

Lớp 4 12920 1800 23256000 15 - - 0.0285 662796

1.3.2.2. Søc kh¸ng danh ®Þnh t¹i mòi cäc Qp.Sức kháng mũi cọc Qp : Qp = qp×Ap

l

bcorrp qD

DN038.0q

17


Với: N92.1log77.0N '

v10corr

Trong đó:

Ap : Diện tích mũi cọc (mm2).

Ncorr: Số đếm SPT gần mũi cọc đã hiệu chỉnh cho áp lực tầng phủ, 'v

'v : Ứng suất có hiệu (N/mm2), u'

v : Ứng suất tổng (KN/m2)

u : áp lực nước lỗ rỗng ứng với MNTN = 0.7m

N : Số đếm SPT đo được (búa/300mm)

D : Chiều rộng hay đường kính cọc (mm)

Db : Chiều sâu xuyên trong tầng đất chịu lực ( lớp đất 4) (mm)

ql : Sức kháng điểm giới hạn (MPa)

ql = 0.4Ncorr cho cát và ql = 0.3Ncorr cho bùn không dẻo

Tính 'v :

Ta có: =(1x(h1-hx)+ 2 x h2+3x h3 +γ4xh4) x g x 10-9

= (1960 x(10700-4000) +2650 x 5800+2700 x 4000+2650x12920) x 9.81 x 10-9

= 0.72 Mpa

Áp lực nước lỗ rỗng ứng với MNTN= 0.7 m là:

u= (MNTN-CĐMC)xn

u = (0.7- (-32))x 9.81=320.7 KN/m2 =0.321Mpa

Vậy: 'v 0.72 - 0.321 = 0.399 Mpa

Tính Ncorr:

Ta có: N = 15 , D =450 mm,

Db =12920 mm

18


Thay số vào ta có:

= 8.4

= = 8.16 Mpa

Tính ql :

ql= 0.4 x Ncorr = 0.4 x 8.4= 3.36 Mpa< qp

Chọn: qp = 3.36 Mpa

Với Ap = 202500 mm2 thì sức kháng mũi cọc:

Qp= 3.36 x 202500 = 680400N = 680.4 KN

=> pqpQ = 0.36 x 680.4 = 245 kN

Vậy sức kháng nén dọc trục theo đất nền:

QR =[0.56x(351428.4+205200)+0.36x(25786.8+662796)

+0.36 x 680400]x10-3= 804.54 KN

1.4. X¸c ®Þnh sè lîng cäc vµ bè trÝ cäc

Sè lîng cäc ®îc x¸c ®Þnh nh sau: Trong ®ã: N: T¶i träng th¼ng ®øng ë TTGHC§ (KN).

Ptt: Søc kh¸ng däc trôc cña cäc ®¬n (KN).

Thay sè: (cọc) . Chọn số cọc bằng 21 cọc.

Bè trÝ cäc trªn mÆt b»ng:Cäc ®îc bè trÝ theo d¹ng líi « vu«ng trªn mÆt b»ng vµ ®îc

bè trÝ th¼ng ®øng trªn mÆt ®øng, víi çc th«ng sè :+ Tæng sè cäc trong mãng : n =21+ Sè hµng cäc theo ph¬ng däc cÇu lµ 3. Kho¶ng çch tim

çc hµng cäc theo ph¬ng däc cÇu lµ 1200 mm.

19


+ Sè hµng cäc theo ph¬ng ngang cÇu lµ 7. Kho¶ng çch tim çc hµng cäc theo ph¬ng ngang cÇu lµ 1500 mm.

+ Kho¶ng çch tõ tim cäc ngoµi cïng ®Õn mÐp bÖ theo c¶ hai ph¬ng däc cÇu vµ ngang cÇu lµ 500 mm.

1P

P8

P15

P2

P9

P16

P3

P10

P17

P4

P11

P18

P5

P12

P19

P6

P13

P20

P7

P14

P21

5050

340

50 50

820

2@12

0

6@120

MÆt b»ng cäc

1.5. LËp tæ hîp t¶i träng t¸c dông lªn ®¸y bÖ

1.5.1. TÝnh thÓ tÝch bÖ. Víi 21 cäc bè trÝ nh h×nh vÏ, ta cã çc kÝch bÖ lµ:

3400mm x 10000mm. trong ®ã : a = (3400-1200):2 = 1100mm.

b =(10000-4500):2 = 2750mm.ThÓ tÝch bÖ lµ: Vb =3400x10000x1500 = 4.182x1010 mm3 = 51m3.

1.5.2. Tæ hîp t¶i träng t¸c dông lªn ®¸y bÖ

20


25150 25

800

däc tr ô cÇu ngang tr ô cÇu

170

2512025

+4,40 (MNTT)

+2,70 (MNTN)

+7,80 (C§ § T)

+7,10 (MNCN)

150

200

460 820

450

MyHx

N

My?Hx?

N?

MyHx

N

MyN

My?Hx?

N?

MyHx

a=170a=170

80

60

440

N

b=185b=185

80

60

440

200

1.5.2.1. Tr¹ng th¸i giíi h¹n sö dông

T¶i träng th¼ng ®øng: N2

SD=N1SD+(γ bt−γn ) xV b

= 5615.8 + (24.5 - 9.81)x41.82 = 6230.14 kN. T¶i träng ngang:

H2SD=H1

SD=228 KN. M«men

M 2SD=M 1

SD+ H1SD xHb = 2325.2+ 228x1.5 = 2667.2 kN.m

21


1.5.2.1. Tr¹ng th¸i giíi h¹n cêng ®é

T¶i träng th¼ng ®øng: N2

C §=N1C §+(1.25 xγbt−γ n )xV b

= 7623 + (1.25x24.5 - 9.81)x41.82=8493.5 kN T¶i träng ngang:

H2C §=H1

C §=399 kN. M«men

M 2C §=M1

C §+H1C § xHb = 3561.6 + 399x1.5 = 4160.1

kN.mBảng 4: Tổ hợp tải trọng tác dụng lên đáy bệ

T¶i träng §¬n vÞ TTGHSD TTGHC§T¶i träng th¼ng ®øng kN 6230.14 8493.5

T¶i träng ngang kN 228 399M«men kN.m 2667.2 4160.1

II. kiÓm to¸n theo tr¹ng th¸I giíi h¹n cêng ®é I2.1. KiÓm to¸n søc kh¸ng däc trôc cäc ®¬n.2.1.1. TÝnh néi lùc t¸c dông lªn ®Çu cäc:Cách 1: Tính nội lực tác dụng lên đầu cọc

Trường hợp tất cả các cọc đều thẳng đứng,tải trọng tác dụng lên đầu cọc được

xác định theo công thức sau :

Ni =Nn +

My .Xi

∑i=1

n

X2 + Mx. Yi

∑i=1

n

y2 (KN)

n : số lượng cọc trong móng

N: tổng tải trọng thẳng đứng ở TTGHCD ở đáy bệ

22


Mx,My : mômen của tải trọng ngoài ở TTGHCĐ lấy đơi với trục 0X,0Y ở

đáy đài

Bảng tính nội lực dọc trục lên cọc

Tên cọc n N Mx My Xi Yi Ni1

21 8493.5 4160.1 0

-4.5 1.2 652.082 -3.0 1.2 652.083 -1.5 1.2 652.084 0 1.2 652.085 1.5 1.2 652.086 3.0 1.2 652.087 4.5 1.2 652.088 -4.5 0 404.459 -3.0 0 404.4510 -1.5 0 404.4511 0 0 404.4512 1.5 0 404.4513 3.0 0 404.4514 4.5 0 404.4515 -4.5 -1.2 156.8216 -3.0 -1.2 156.8217 -1.5 -1.2 156.8218 0 -1.2 156.8219 1.5 -1.2 156.8220 3.0 -1.2 156.8221 4.5 -1.2 156.82

189 20.16

Nội lực cọc lớn nhất Nmax= 652.08 kN; Nmin= 156.82 kN > 0

Kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn

Công thức kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn:

Nmax + N Ptt

Trong đó:

Ptt: Sức kháng tính toán chịu nén của cọc đơn

)( 22 YX

23


Nmax: Nội lực tác dụng lớn nhất lên một cọc, Nmax = 652.08 KN

N: Trọng lượng bản thân cọc

Ta có: ΔN=LC x d2× γbt = 28×0.452×24.5=139 KN

Kiểm toán:

Nmax + N = 652.08 + 139 = 786.08 kN Ptt= 804.54 kN => Đạt

2.2. KiÓm to¸n søc kh¸ng däc trôc cña nhãm cäc.Công thức kiểm toán sức kháng dọc trục của nhóm cọc:

ggRc QQV

Trong đó :

VC: Tổng lực gây nén nhóm cọc đã nhân hệ số. VC = 8493.5(kN)

QR: Sức kháng đỡ dọc trục tính toán của nhóm cọc

:g Các hệ số sức kháng đỡ của nhóm cọc.

Qg: Sức kháng đỡ dọc trục danh định của nhóm cọc, được xác định như sau

2.2.1 .Với đất dính

Qg = min{η xTổng sức kháng dọc trục của các cọc đơn; sức kháng trụ tương

đương}= min{Qg1; Qg2}Ta có: Cao độ mặt đất sau xói là: - 2.3 m

Cao độ đáy bệ là : -4 m

Như thế bệ cọc tiếp xúc chặt chẽ với đất, không yêu cầu phải giảm hệ số

hữu hiệu.

Xác định Qg1

Như đã xác định ở trên, sức kháng thân cọc danh định:

Qs = 351428.4+205200= 556628.4N=556.63 kN

Vậy, tổng sức kháng tính toán dọc trục của nhóm cọc trong đất sét:

Qg1 = n x Qs = 21 x 556.63= 11689.23 kN

24


Xác định Qg2

Sức kháng đỡ của phá hoại khối được xác theo công thức:

Qg2 = uCu SXYNSZY2X2

Hình 8. Quy đổi kích thước nhóm cọc

Trong đó :

X : Chiều rộng của nhóm cọc X = 2.1200 + 450 = 2850 mm = 2.85 m

Y : Chiều dài của nhóm cọc Y = 6.1200 + 450 = 7650 mm = 7.65 m

NC : Hệ số phụ thuộc tỷ số Z/X

Z : Chiều sâu của khối đất dưới bệ cọc, Z

Lớp 1 nằm trên đáy bệ nên ta bỏ qua không tính toán,ta xét từ đáy bệ trở xuống

đến mũi cọc.

- Xét lớp 1(2a)

Ta có:

Do đó:

uS : Cường độ chịu cắt không thoát nước trung bình dọc theo chiều sâu của cọc

25


Su : Cường độ chịu cắt không thoát nước tại đáy móng(Mpa). Su = 0.031Mpa

=> Qg21 = uCu SXYNSZY2X2 =(2×2850+2×7650)×6700x0.031+

2850×7650x7.93 x0.031

= 9721408.6 N =9721.4 kN

- Xét lớp 3(TK3-2)

Ta có:

Do đó:

uS : Cường độ chịu cắt không thoát nước trung bình dọc theo chiều sâu của cọc

Su : Cường độ chịu cắt không thoát nước tại đáy móng(Mpa). Su = 0.03Mpa

=> Qg22 = uCu SXYNSZY2X2 =(2×2850+2×7650)×4000x0.03+

2850×7650x6.9 x0.03

= 7033117.5 N =7033.1 kN

Qg2= Qg21+ Qg22= 9721.4 + 7033.1= 16754.5kN

Vậy, Qg= min{Qg1; Qg2} = min {11689.23; 16754.5} kN = 11689.23kN

2.2.2.Với đất rời

Qg2 = η × Tổng sức kháng dọc trục của các cọc đơn

Trong đó:

η : Hệ số hữu hiệu lấy =1

Sức kháng thân cọc của cọc đơn ở lớp 4

Qs2 = 25786.8+662796=688582.8N

Vậy: Tổng sức kháng thân cọc của nhóm cọc trong đất cát:

26


∑Q s=n×Q s2 =21×688582.8= 14460238.8 N = 14460.24kN

Mũi cọc đặt tại cao độ -32 m của lớp 4, sức kháng mũi cọc của nhóm cọc:

∑Q p=n×Q p=21×680.4 =14288.4 kN

Do đó: Qg2 = 14460.24+ 14288.4 = 28748.64 KN

Với: φg2 = Hệ số sức kháng của cọc đơn, φg2 = 0.36

Vậy sức kháng dọc trục của nhóm cọc:

QR = 0.65×11689.23+ 0.36×28748.64 = 17947.5kN >Vc= 8493.5 KN => Đạt

III. kiÓm to¸n theo tr¹ng th¸I giíi h¹n sö dông3.1. X¸c ®Þnh ®é lón æn ®Þnh:

Do lớp đất 1, 2,3 là các lớp đất yếu, lớp đất 4 là lớp đất tốt nên độ lún ổn định

của kết cấu móng được xác định theo móng tương đương, theo sơ đồ như hình

vẽ:

Ta có: Db = 12920mm. Móng tương đương nằm trong lớp đất 4 và cách đỉnh

lớp đất 2 khoảng D’= 23 Db =

2× 129203 = 8613.3 mm.

Với lớp đất rời ta có công thức xác định độ lún của móng như sau:

27


Sử dụng kết quả SPT: = corrNXIq ..30

Trong đó: I = 1- 0.125' 0.5D

X

Với:

: Độ lún của nhóm cọc (mm).

q : Áp lực tĩnh tác dụng tại 2Db/3 cho tại móng tương đương, áp lực này

bằng với tải trọng tác dụng tại đỉnh của nhóm cọc được chia bởi diện tích móng

tương đương và không bao gồm trọng lượng của các cọc hoặc của đất giữa các

cọc.

X : Chiều rộng hay chiều nhỏ nhất của nhóm cọc (mm), X = 2850 mm.

Db : Độ sâu chôn cọc trong lớp đất chịu lực.

D’ : Độ sâu hữu hiệu lấy bằng 2Db/3 (mm), D’ =8613.3 mm.

Ncorr: Giá trị trung bình đại diện đã hiệu chỉnh cho số đếm SPT của tầng

phủ trên độ sâu X phía dưới đế móng tương đương (Búa/300mm).

I : Hệ số ảnh hưởng của chiều sâu chôn hữu hiệu của nhóm.

Ta có: I = 1 0.125 D'X ≥0.5 =1-0.125× 8613.3

2850 =0.622

Tính q:

Kích thước của móng tương đương :

Chiều rộng móng tương đương chính bằng khoảng cách 2 tim cọc xa

nhất theo chiều ngang cầu + đường kính cọc:

Btđ = 2x1200 + 450 =2850 mm=2.85 m

Chiều dài móng tương đương chính bằng khoảng cách 2 tim cọc xa nhất

theo chiều dọc cầu + đường kính cọc:

Ltđ = 6x1200 +450 = 7650 mm=7.65 m

Diện tích móng tương đương là Atđ = Btđ x Ltđ = 2.85x 7.65 = 21.8 m2

Do đó: q = V

A t đ =6230.14

21.8 =285.8 KN/m2 = 0.286 (Mpa)

Tính Ncorr:

28


N92.1log77.0N '

v10corr

Trong đó:

Ncorr: Số đếm SPT gần mũi cọc đã hiệu chỉnh cho áp lực tầng phủ.'v : Ứng suất thẳng đứng có hiệu (N/mm2).

N : Số đếm SPT trong khoảng tính lún. N được lấy bằng giá trị trung

bình của số đếm SPT của lớp đất được giới hạn trong khoang 5D phía trên mũi

cọc và 5D phía dưới mũi cọc.

Ta có: N =14'v = 0.321 (Mpa)

Thay số vào ta có:

=> = corrNXIq ..30

= = 22 (mm)

Vậy độ lún của nhóm cọc là: 22mm

IV. CƯỜNG ĐỘ CỐT THÉP CHO CỌC VÀ BỆ4.1. Tính và bố trí cốt thép dọc cho cọc

Tổng chiều dài cọc dùng để tính toán và bố trí cốt thép là chiều dài đúc cọc :L = 28 (m). Được chia thành 3 đốt, hai đốt có chiều dài Ld = 9 m và một đốt có chều dài Ld = 10 m. Ta đi tính toán và bố trí cho từng đốt cọc.

4.1.1. Tính mô men theo sơ đồ cẩu cọc và treo cọcMô men lớn nhất dùng để bố trí cốt thép

Mtt = max(Mmax(1) ; Mmax(2))Trong đó:

Mmax(1): Mômen trong cọc theo sơ đồ cẩu cọc

29

1,8 m

9x2.0L2.0 d

1,8

5.4

1,8

10.04

8.04

8.04


Mmax(2): Mômen trong cọc theo sơ đồ treo cọc

Tính mômen cho đốt cọc có chiều dài Ld =9 m

Tính mô men lớn nhất trong cọc theo sơ đồ cẩu cọcCác móc cẩu đặt cách đầu cọc một đoạn :

Trọng lượng bản thân cọc được xem như tải trọng phân bố đều trên cả chiều dài đoạn cọc

q1 = gbt.A = 24,5 x 0,452 = 4,96 (kN/m)

Dưới tác dụng của trọng lượng bản thân ta có biểu đồ mô men như sau :

Tính toán cọc theo sơ đồ cẩu cọcTa có mặt cắt có giá trị mô men lớn nhất là : Mmax(1)= 10.04 kN.m

Tính mô men lớn nhất trong cọc theo sơ đồ treo cọc:Móc được đặt cách đầu cọc một đoạn:0.294Ld = 0.294 x 9 = 2.65(m)


30

6.35

2.65

17.42

16.29

2 m

10

x2.0L2.0 d


Tính toán cọc theo sơ đồ treo cọc

Ta có mặt cắt có giá trị mô men lớn nhất là : Mmax(2)= 17.42 KN.m

Vậy mô men lớn nhất dùng để bố trí cốt thép là :Mtt = max(Mmax(1) ; Mmax(2) ) = max(10.04; 17.42) = 17.42 kN.m

Tính mômen cho đốt cọc có chiều dài Ld =10 m

Tính mô men lớn nhất trong cọc theo sơ đồ cẩu cọcCác móc cẩu đặt cách đầu cọc một đoạn :

Trọng lượng bản thân cọc được xem như tải trọng phân bố đều trên cả chiều dài đoạn cọc

q1 = gbt.A = 24,5 x 0,452 = 4,96 (kN/m)

31

262

12.4

9.92

9.92

7.06

2.94

21.44

20.18



Tính toán cọc theo sơ đồ cẩu cọcTa có mặt cắt có giá trị mô men lớn nhất là : Mmax(1)= 12.4 kN.m

Tính mô men lớn nhất trong cọc theo sơ đồ treo cọc:Móc được đặt cách đầu cọc một đoạn:0.294Ld = 0.294 x 10 = 2.94(m)


Tính toán cọc theo sơ đồ treo cọcTa có mặt cắt có giá trị mô men lớn nhất là :

Mmax(2)= 21.44 KN.m

32


Vậy mô men lớn nhất dùng để bố trí cốt thép là :Mtt = max(Mmax(1) ; Mmax(2) ) = max(12.4; 21.44) = 21.44 kN.m

4.1.2. Tính và bố trí cốt thép dọc cho cọc

Ta chọn cốt thép dọc chủ chịu lực là thép ASTM A615MGồm 8 22 có fy = 420 MPa được bố trí trên mặt cắt ngang của cọc như hình vẽ :

Ø22

Ø8

50 2x150=300 50

502x

150=

300

50 Bố trí cốt thép dọc cho cọc

Ta đi tính duyệt lại mặt cắt bất lợi nhất trong trường hợp bất lợi nhất là mặt cắt có mô men lớn nhất trong trường hợp treo cọc:

+) Cọc có chiều dài Ld= 9 m thì Mtt = 17.42 KN.m +) Cọc có chiều dài Ld= 10 m thì Mtt = 21.44 KN.m

Kiểm tra bê tông có bị nứt hay không trong quá trình cẩu và treo cọc +) Cường độ chịu kéo khi uốn của bê tông là :

)MPa(334.32863.0'f63.0f cr

0.8.fr = 0.8x3.334 = 2.667 (MPa)Ứng suất kéo tại thớ ngoài cùng của mặt cắt nguyên :

+) Cọc có chiều dài Ld= 9 m:

+) Cọc có chiều dài Ld= 10 m:

33

mm

15.3

428

x400

x85.0

420

x)1161

774

1161(

f.d.85.0

fAfAfAa 'c

y'sy2sy1s


Vậy: rct f8.0f Cọc không bị nứt khi cẩu và treo cọc Tính duyệt khả năng chịu lực

Nhận xét : Do cốt thép được bố trí đối xứng, mặt khác ta đã biết bê tông có cường độ chịu kéo nhỏ hơn nhiều so với cường độ chịu nén vì vậy trục trung hòa lệch về phía trên trục đối xứng.

Giả thiết tất cả các cốt thép đều chảy dẻo ys's fff

Phương trình cân bằng nội lực theo phương trục dầm :

y's

'cy2sy1s fAf.d.a85.0fAfA

Trong đó :As1và As2 : Diện tích cốt thép chịu kéo (mm2)

'sA : Diện tích cốt thép chịu nén (mm2)

)mm(1161387x3AA 2's1s

)mm(774387x2A 22s

'cf : Cường độ chịu nén của bê tông (Mpa),

'cf = 28 (Mpa)

fy : Cường độ chảy của côt thép, fy = 420 (Mpa)a : Chiều cao vùng nén tương đươngd : Đường kính cọc, d = 400 (mm)

E : Mô đun đàn hồi của cốt thép, )Mpa(10x2E 5

Chiều cao vùng nén tương đương được xác định theo công thức :

Do f’c =28 MPa Vị trí của trục trung hòa được xác định :

34

mm

18 .4

085.015.3

4ac

3's 1

0x7.01

8.4

0

50

18.4

0003.0

023.01

8.4

0

)18.4

0350

(003.01s

014.01

8.4

0

)18.4

0225

(003.02s


Kiểm tra sự chảy dẻo của cốt thép chịu kéo và chịu nén theo điều kiện :

s

'y'

y

's'

s Ef

cdc

003.0

s

yy

1s1s E

fc

cd003.0

s

yy

2s2s E

fc

cd003.0

Trong đó :ds1 và ds2 : Khoảng cách từ trọng tâm của cốt thép chịu kéo đến thớ bê tông

chịu nén ngoài cùng'sd : Khoảng cách từ trọng tâm của cốt thép chịu nén đến thớ bê tông chịu

nén ngoài cùngTa có :

35

s

yy

'y 10x1.210x2

420Ef

Vậy tất cả các cốt thép đều chảy Giả thiết là đúng

Mô men kháng uốn danh định là :

's1sy

's2s1sy2s1s

'cn ddfAddfA2

adf.d.a85.0M

35

50

350

420

x1161

225

350

420

x7742

15.3

4350

28

x400

x15.3

4x8

5.0Mn

42.017

8.022

5

18.4

0dc2s

022.040

0)5

0400

(387

x8bxd

As


= 213.89x106 N.mm = 213.89 KN.m

Mô men kháng uốn tính toán là :

> Mtt = 21.44 (kN.m) Đạt

Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa và hàm lượng cốt thép tối thiểu

=> Đạt

002.04202803.0f

'f03,0y

cmin

=> min => Đạt

Kết luận: Cốt thép được chọn và bố trí như trên là đảm bảo khả năng chịu lực

4.2. Bố trí cốt thép đai cho cọcDo cọc chủ yếu chịu nén, chịu cắt nhỏ nên không cần duyệt về cường độ của

cốt thép đai. Vì vậy cốt thép đai được bố trí theo yêu cầu về cấu tạo. Đầu mỗi cọc ta bố trí với bước cốt đai là 50 mm trên một chiều dài là: 800

mm. Tiếp theo ta bố trí với bước cốt thép đai là 100 mm trên một chiều dài là:

1100mm ( đối với cọc 9 m) va 1200mm ( đối với cọc 10 m) Đoạn còn lại của mỗi đoạn cọc (phần giữa đoạn cọc) bố trí với bước cốt

đai là : 150 mm

4.3. Chi tiết cốt thép cứng mũi cọcCốt thép mũi cọc có đường kính 40, với chiều dài 100 mmĐoạn nhô ra khỏi mũi cọc là 50 mm

36


4.4. Lưới cốt thép đầu cọcỞ đầu cọc bố trí một số lưới cốt thép đầu cọc có đường kính 6 mm ,với

mắt lưới a = 5050mm. Lưới được bố trí nhằm đảm bảo cho bê tông cọc không bị phá hoại do chịu ứng suất cục bộ trong quá trình đóng cọc.

4.5. Vành đai thép đầu cọc

Đầu cọc được bọc bằng một vành đai thép bằng thép bản có chiều dày =10mm nhằm mục đích bảo vệ bê tông đầu cọc không bị hỏng khi đóng cọc và ngoài ra còn có tác dụng để hàn nối các đốt cọc trong khi thi công với nhau.

4.6. Cốt thép móc cẩuCốt thép móc cẩu được chọn có đường kính 22. Do cốt thép bố trí trong

cọc rất thừa vì vậy ta có thể sử dụng luôn cốt thép móc cẩu làm móc treo khi đó ta không cần phải làm móc thứ 3 tạo điều kiện thuận lợi cho việc thi công và để cọc trong bãi

Khoảng cách từ đầu mỗi đoạn cọc đến mỗi móc neo là a = 1.8 m = 1600 mm (đối với cọc 9m) và a = 2 m = 2000 mm ( đối với cọc 10m)

37


V. TÍNH MỐI NỐI THI CÔNGTa sử dụng mối nối hàn để nối các đoạn cọc lại với nhau. Mối nối phải đảm

bảo cường độ mối nối tương đương hoặc lớn hơn cường độ cọc tại tiết diện có mối nối.

Để nối các đốt cọc lại với nhau ta sử dụng 4 thép góc L-10010012 táp vào 4 góc của cọc rồi sử dụng đường hàn để liên kết hai đầu cọc (đối với cọc đặc, vuông ta thường sử dụng mối nối hàn; đối với cọc tròn, ống ta thường sử dụng mối nối bu lông). Ngoài ra để tăng thêm an toàn cho mối nối ta sử dụng thêm 4 thép bản 500x100x10mm được táp vào khoảng giữa hai thép góc để tăng chiều dài hàn nối.

IX. BẢN VẼ

38

tm nền móng1

Documents