Đồ án thiết kế môn học Nền và Móng

Chia sẻ: Trần đăng Khoa | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:117

Thêm vào BST

Báo xấu

473
lượt xem 161
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Lớp 1: Sét màu xám vàng,nâu đỏ, trạng thái nửa cứng Lớp đất số 1 gặp ở lỗ khoan LK2 .Thành phần chính là đất sét màu xám vàng ,nâu đỏ Chiều dày của lớp xác định đƣợc ở LK2 là 2.50m . Cao độ mặt lớp tại LK2 là 0.00m, cao độ đáy là 2.5m. Chỉ số xuyên tiêu chuẩn (SPT) xác định tại một điểm thí nghiệm giá trị xuyên là N= 26 (búa) Trong lớp này đã tiến hành lấy và thí nghiệm 01 mẫu đất nguyên trạng , giá trị một số chỉ tiêu cơ lí đƣợc ghi trong...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đồ án thiết kế môn học Nền và Móng

Đồ án thiết kế môn học Nền và Móng
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50 1 MỤC L ỤC SỐ LIỆU THIẾT KẾ…………………………………………………………………….. PHẦN I BÁO CÁO KHẢO S ÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 1. CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ ĐẶC ĐIỂM CÁC LỚP ĐẤT ......................................... 3 2. NHẬN XÉT VÀ KIẾN NGHỊ …. ............................................................................ 4 PHẦN II THIẾT KẾ KĨ THUẬT BỐ TRÍ CHUNG CÔNG TRÌNH……………………………………………………… 1. LỰA CHỌN KÍCH THƢỚC CÔNG TRÌNH......................................................................................... 6 1.1. Lựa chọn kích thƣớc và cao độ bệ cọc ...................................................................... 6 1.1.1. Cao độ đỉnh trụ………………………………………..................................... 7 1.1.2. Cao độ đỉnh bệ………………………………………. .................................... 7 1.1.3. Bề dày bệ móng………………………………………. .................................. 7 1.1.4. Cao độ đáy bệ………………………………………. ..................................... 7 1.1.5. Kích thƣớc và cao độ của cọc………………………………………. ............. 7 2. LẬP SỐ LIỆU CÁC TỔ HỢP TẢI TRỌNG THIẾT KẾ.............................................. 7 2.1. Tính toán thể tích trụ…………………… .................................................................. 7 2.1.1. Tính chiều cao thân trụ………………………………………………… ........ 7 2.1.2. Thể tích toàn phần (không kể bệ cọc) ............................................................ 8 2.1.2. Thể tích phần trụ ngập nƣớc (không kể bệ cọc) ............................................ 8 2.2. Lập các tổ hợp tải trọng thiết kế với MNTN.............................................................. 8 Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50 2 2.3. Tổ hợp tải trọng theo phƣơng ngang cầu ở TTGHSD ................................................ 9 2.4. Tổ hợp tải trọng theo phƣơng ngang cầu ở TTGHCĐ .............................................. 9 3. XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI DỌC TRỤC CỦA CỌC ĐƠN.. ................................... 10 3.1. Sức kháng nén dọc trục theo vật liệu PR .................................................................. 10 3.2. Sức kháng nén dọc trục theo đất nền QR.................................................................. 11 3.2.1. Sức kháng thân cọc Qs... …………………………………………………...11 3.2.2. Sức kháng mũi cọc Qp……….. .................................................................. 14 3.3. Sức kháng dọc trục của cọc đơn……………… ....................................................... 15 4. CHỌN SỐ LƢỢNG CỌC VÀ BỐ TRÍ CỌC TRONG MÓNG .................................. 15
4.1. Chọn số lƣợng cọc n …………………….. .......................................................... 15 4.2. Bố trí cọc trong móng……………….. .................................................................... 15 4.2.1. Kích thƣớc bệ cọc sau khi đã bố trí bệ cọc…………………………… ........ 15 4.2.2. Tính thể tích bệ…………………………. ................................................... 16 4.3. Tổ hợp tải trọng về đáy bệ …………………………………………………………16 4.4. Tổ hợp hợp trọng ở TTGHSD………………. ........................................................... 16 4.5. Tổ hợp hợp trọng ở TTGHCĐ……….. .................................................................... 16 5. KIỂM TOÁN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƢỜNG ĐỘ I ............................... 17 5.1. Kiểm toán sức kháng dọc trục của cọc đơn ............................................................. 17 5.1.1. Tính nội lực tác dụng lên đầu cọc ................................................................ 17 5.1.2. Kiểm toán sức kháng dọc trục của cọc đơn ................................................. 17 5.2. Kiểm toán sức kháng dọc trục của nhóm cọc. ......................................................... 18 6. KIỂM TOÁN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG .................................... 20 6.1. Xác định độ lún ổn định…. …...…………………………………………………….20 Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50 3 6.1.1.Xác định ứng suất có hiệu do trọng lƣợng bản thân các lớp đất theo chiều sâu tính đến trọng tâm của lớp đất tính lún………………………………….. 6.1.2.Xác định ứng suất gia tăng do tải trọng ở trạng thái giới hạn sử dụng gây ra.. 6.1.3. Xác định độ lún ổn định……………………………………………………………34 6.2. Kiểm toán chuyển vị ngang của đỉnh cọc ................................................................ 23 7. CƢỜNG ĐỘ CỐT THÉP CHO CỌC VÀ BỆ CỌC. .................................................. 24 7.1. Tính và bố trí cốt thép dọc cho cọc ......................................................................... 24 7.1.1. Tính mô men theo sơ đồ cẩu cọc và treo cọc ............................................... 24 7.1.2. Tính và bố trí cốt thép dọc cho cọc .............................................................. 27 7.2. Bố trí cốt thép đai cho cọc……….. ......................................................................... 30 7.3. Chi tiết cốt thép cứng mũi cọc….. .......................................................................... .30 7.4. Lƣới cốt thép đầu cọc……………. ......................................................................... 30 7.5. Vành đai thép đầu cọc…………….......................................................................... 30 7.6. Cốt thép móc cẩu……………….... ......................................................................... 30 8. MỐI NỐI THI CÔNG CỌC………… ....................................................................... 30 PHẦN III BẢN VẼ Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50 4
THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN & MÓNG Giáo viên hƣớng dẫn : Nguyễn Bá Đồng Sinh viên thực hiện : Trần Đăng Khoa Lớp : Kết cấu xây dựng K50 Đ ề s ố : 8- 5 - 2 SỐ LIỆU THIẾT KẾ: I. Số liệu tải trọng Phƣơng án Đơn vị Số liệu 8 Tĩnh tải thẳng đứng kN 6000 Hoạt tải thẳng đứng kN 4200 Hoạt tải nằm ngang kN 120 Hoạt tải mômen kN 750 Tổ hợp tải trọng Ngang cầu Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50 5 II. Số liệu thuỷ văn Phƣơng án Đơn vị Số liệu 5 MNCN m 3.70 MNTN m 3.10 MNTT m 4.80
Chiều cao thông thuyền m 2.5 Cao độ mặt đất tự nhiên m 0.00 Cao độ mặt đất sau xói lở m -2.00 Chiều dài nhịp tính toán m 24.50 Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50 6 PHẦN I BÁO CÁO KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50 7 Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50 8 1. CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC LỚP ĐẤT Các kí hiệu chung trong tính toán γ (kN/m3) = Trọng lƣợng riêng của đất tự nhiên γs(kN/m3) = Trọng lƣợng riêng của hạt đất γn(kN/m3) = Trọng lƣợng riêng của nƣớc W (%) = Độ ẩm WL(%) = Giới hạn chảy WP(%) = Giới hạn dẻo a(m2/kN) = Hệ số nén k(m/s) = Hệ số thấm n = Độ rỗng e = Hệ số rỗng Sr = Độ bão hoà C(kN/m2) = Lực dính đơn vị (độ) = Góc ma sát trong của đất
= Tỉ trọng của đất Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50 9 Lớp 1: Sét màu xám vàng,nâu đỏ, trạng thái nửa cứng Lớp đất số 1 gặp ở lỗ khoan LK2 .Thành phần chính là đất sét màu xám vàng ,nâu đỏ Chiều dày của lớp xác định đƣợc ở LK2 là 2.50m . Cao độ mặt lớp tại LK2 là 0.00m, cao độ đáy là 2.5m. Chỉ số xuyên tiêu chuẩn (SPT) xác định tại một điểm thí nghiệm giá trị xuyên là N= 26 (búa) Trong lớp này đã tiến hành lấy và thí nghiệm 01 mẫu đất nguyên trạng , giá trị một số chỉ tiêu cơ lí đƣợc ghi trong bảng tổng hợp. Một số chỉ tiêu khác đƣợc xác định nhƣ sau: Hệ số rỗng *(10.01*W)27.0*(10.01*21.5)110.69919.3se Độ rỗng 0.6980.411110.698ene Độ bão hoà *0.01*27.0*0.01*21.50.3499.81*1.699rWSe Chỉ số dẻo 35.819.116.7PLPIWW Chỉ số độ sệt 21.519.10.14416.7PLPWWII Trong đó : W = 21.5% WL = 35.8% Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50 10 γs =27 kN/m3 Wp = 19.1% γ = 19.3kN/m3 Lớp 2: Sét pha màu xám trạng thái nửa mềm Lớp đất 2 gặp ở lỗ khoan LK2, phân bố dƣới lớp 1. Thành phần là sét pha ,màu xám , trạng thái dẻo mềm Chiều dày của lớp xác định đƣợc ở LK2 là16.8m. Cao độ mặt lớp tại LK2 là -2.5m, cao độ đáy lớp là -19.30m . Chỉ số xuyên tiêu chuẩn (SPT)xác định thay đổi từ 5 đến 8 búa. Trong lớp này đã tiến hành lấy thí nghiệm của 08 mẫu đất nguyên trạng , giá trị một số chỉ tiêu cơ lí đƣợc ghi trong bảng tổng hợp. Một số chỉ tiêu khác đƣợc xác định nhƣ sau: Chỉ số dẻo: 34.022.311.7%PLPIWW Chỉ số độ sệt: 28.922.30.56411.7PPPWWII
Hệ số rỗng *(10.01*)26.9*(10.01*28.9)110.94717.8sWe Độ rỗng 0.9470.486110.947ene Độ bão hoà *0.01*26.9*0.01*28.90.8369.81*0.947rWSe Trong đó : Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50 11 W = 28.9% WL = 34.0% γs =26.9 kN/m3 WP = 22.3% γ = 17.8kN/m3 Lớp 3: Sét pha, màu xám vàng, trạng thái nủa mềm Lớp thứ 3 gặp ở lỗ khoan LK2, phân bố dƣới lớp 2. Thành phần là sét pha ,màu xám vàng,nâu đỏ, trạng thái nửa cứng. Chiều dày của lớp xác định đƣợc ở LK2 là16.8m. Cao độ mặt lớp tại LK2 là -19,3m, cao độ đáy lớp là -34.0m . Chỉ số xuyên tiêu chuẩn (SPT)xác định thay đổi từ 32 đến 40 búa. Trong lớp này đã tiến hành lấy thí nghiệm của 07 mẫu đất nguyên trạng , giá trị một số chỉ tiêu cơ lí đƣợc ghi trong bảng tổng hợp. Một số chỉ tiêu khác đƣợc xác định nhƣ sau: Chỉ số dẻo: 28.116.012.1%PLPIWW Chỉ số độ sệt: 15.8160.016512.1PPPWWII Hệ số rỗng *(10.01*)27*(10.01*15.8)110.46121.4sWe Độ rỗng 0.4610.315110.461ene Độ bão hoà Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50 12 *0.01*27*0.01*15.80.9439.81*0.461rWSe Trong đó : W = 15.8% WL = 28.1% γ = 21.4kN/m3 γs =27.0 kN/m3 WP = 16.0% 2. NHÂN XÉT KIẾN NGHỊ Theo tài liệu khảo sát địa chất công trình, phạm vi nghiên cứu và quy mô công trình dự kiến xây dựng, em xin có một số nhận xét và đề xuất sau: Nhận xét
1. 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. 2. Lớp đất số 1 là lớp mặt có trạng thái nửa cứng . Lớp 2 là lớp đất yếu do chỉ số xuyên tiêu chuẩn và sức chịu tải nhỏ, Lớp 3 có chỉ số SPT tƣơng đối lớn . 3. Lớp đất 2 dễ bị lún sụt khi xây dựng trụ cầu tại đây Đề xuất 1. Với các đặc điểm địa chất công trình tại đây,nên sử dụng phƣơng pháp móng cọc ma sát bằng BTCT cho công trình cầu và lấy lớp đất số 3 làm tầng tựa đầu cọc. 2. Nên để cọc ngập sâu vào lớp đất số 3 để tận dụng khả năng chịu lực ma sát của cọc Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50 13 PHẦN II THIẾT KẾ KĨ THUẬT Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50 14 1. LỰA CHỌN KÍCH THƢỚC CÔNG TRÌNH 1.1 Kích thƣớc và cao độ của bệ cọc, cọc Đặc điểm công trình nằm ở vị trí gần khu vực sông chỉ có tính chất thông thuyền ở mức độ trung bình. Về mùa cạn thì mực nƣớc trên sông tại vị trí xây dựng công trình là tƣơng đối thấp, còn về mùa mƣa thì nƣớc sông có tính chất dòng chảy dâng nhanh. Do cần thoát nƣớc tốt trong mùa mƣa và đảm bảo cho thông thuyền nên chọn cao độ đỉnh bệ là +2.0m. 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 nƣớc giữa MNCN và MNTN là tƣơng đối cao. Xét cả điều kiện mỹ quan trên sông, ta chọn các giá trị cao độ nhƣ sau: Cao độ đỉnh trụ chọn nhƣ sau: max 10.3.ttMNCNmmMNTTH Trong đó: MNCN : Mực nƣớc cao nhất, MNCN = 6.20(m) MNTT : Mực nƣớc thông thuyền MNTT = 4.80 (m) ttH : Chiều cao thông thuyền tt H = 2.50 (m). Suy ra: max(6.20+1; 4.80+2.50) - 0.3 = max(7,2; 7,3) – 0,3 = 7,0(m)
=> Cao độ đỉnh trụ: CĐĐT = + 7,0(m) 1.1.2 Cao độ đỉnh bệ (CĐĐB) Cao độ đỉnh bệ  MNTN - 0.5m = 3,1 - 0,5 = 2,6(m) => Chọn cao độ đỉnh bệ: CĐĐB = +0,0(m) 1.1.3 Bề dày bệ móng Chọn Hb= 2.00 (m) Trong đó : Hb= là bề dày bệ móng Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50 15 1.1.4 Cao độ đáy bệ (CĐĐ AB) Cao độ đáy bệ = CĐĐB - Hb Với Hb : Chiều dày bệ móng suy ra chọn Hb = 2 (m) => Cao độ đáy bệ: CĐĐAB = 0,0 – 2,0 = -2.0( m) Vậy các thông số thiết kế: Cao độ đỉnh trụ : CĐĐT = 7(m) Cao độ đỉnh bệ : CĐĐB =0 (m) Cao độ đáy bệ : CĐĐAB = -2 (m) Bề dầy : Hb=2m b=?450Httr = ? 8060Hb = ? 800 MNTT Cao ®é ®Ønh trôHttHttr = ? 15025a = ?Hb = ?a = ? MNTNb=?17060801202525 1.1.5 Kích thƣớc và cao độ của cọc Theo tính chất của công trình là cầu có tải trọng truyền xuống móng là không lớn lắm, địa chất có lớp đất chịu lực nằm cách mặt đất là 19.3m và không phải tầng đá gốc nên chọn giải pháp móng cọc ma sát BTCT. Cọc đƣợc chọn là cọc BTCT đúc sẵn, đƣờng kính nhỏ có kích thƣớc 450×450mm. Cọc đựơc đóng vào lớp đất số 3 là lớp đất sét pha, màu xám vàng nâu đỏ, ở trạng thái cứng. Cao độ mũi cọc là -30m . Nhƣ vậy cọc đựơc đóng trong lớp đất số 3 có chiều dày là 10.7m. Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50 16 Chiều dài của cọc (Lc) đƣợc xác định nhƣ sau: Lc = CĐĐB - Hb - CĐMC Lc = 0.0 - 2.0 - (- 30.0) = 28.00 m Trong đó: CĐĐB = 0.0 m : Cao độ đỉnh bệ.
Hb = 2.00 m : Chiều dày bệ móng CĐMC = -30.00m : Cao độ mũi cọc. Kiểm tra: 2862.22700.45cLd => Thoả mãn yêu cầu về độ mảnh. Tổng chiều dài đúc cọc sẽ là: L = Lc + 1m = 28.00 + 1m = 29.00m. Cọc đƣợc tổ hợp từ 3 đốt cọc với tổng chiều dài đúc cọc là: 29m = 10m +10m + 9m. Nhƣ vậy hai đốt thân cọc có chiều dài là 10m và đốt mũi có chiều dài 9m. Các đốt cọc sẽ đƣợc nối với nhau bằng hàn trong quá trình thi công đóng cọc 2. LẬP SỐ LIỆU CÁC TỔ HỢP TẢI TRỌNG THIẾT KẾ 2.1 Trọng lƣợng bản thân trụ 2.1.1 Tính chiều cao thân trụ Chiều cao thân trụ Htr Htr = CĐĐT - CĐĐB – CDMT Cao độ đỉnh trụ : CĐĐT = +7,0m Cao độ đỉnh bệ : CĐĐB = + 0,0m Chiều dày mũ trụ : CDMT= 0,8+0,6 = 1,4m Htr = 7,0 - 0.0 – 1,4 = 5,6m Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50 17 2.1.2 Thể tích toàn phần (không kể bệ cọc) MNTN MNCN Cao ®é ®Ønh trôHttV1V2V3V3V2V1 Cao ®é ®¸y dÇm MNTT30 Thể tích trụ toàn phần Vtr : Vtr = V1 + V2 + V3 = (84.50.25*2)1.28*1.7*0.8*1.7*0.6(3.3*1.2)*5.624  2 = 10.88 + 6.63 + 28.51 = 46.02 m3. 2.1.3 Thể tích phần trụ ngập nƣớc (không kể bệ cọc) Thể tích trụ ngập nƣớc Vtn: Vtn = Str * (MNTN - CĐĐB) = 21.2(3.31.2)(3.10.0)15.784 m3 Trongđó: MNTN = 3,1 m : Mực nƣớc thấp nhất CĐĐB = 0,0 m : Cao độ đỉnh bệ Str : Diện tích mặt cắt ngang thân trụ (m2) Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50 18
2.2 Lập các tổ hợp tải trọng thiết kế với MNTN Các tổ hợp tải trọng đề bài ra nhƣ sau: Tải trọng Đơn vị TTGHSD ot N - Tĩnh tải thẳng đứng kN 6000 o hN - Hoạt tải thẳng đứng kN 4200 H oh - Hoạt tải nằm ngang kN 120 oM - Hoạt tải mômen KN.m 750 Hệ số tải trọng: Hoạt tải : n = 1,75 Tĩnh tải : n = 1,25 bt = 24,50 kN/m3 : Trọng lƣợng riêng của bê tông n = 9,81 kN/m3 : Trọng lƣợng riêng của nƣớc 2.3 Tổ hợp tải trọng theo phƣơng dọc cầu ở TTGHSD Tải trọng thẳng đứng tiêu chuẩn dọc cầu: (*)*SDoohtbttrntnNNNVV 1 = 4200 + (6000 + 24,50*46,02) – 9,81*15,78 = 11172.688 kN Tải trọng ngang tiêu chuẩn dọc cầu: H 1SD = H oh = 120 kN Mômen tiêu chuẩn dọc cầu: *()SDoohMMHCĐĐTCĐĐB 1 =750+120*(7-0.0)=1590kN.m 2.4 Tổ hợp tải trọng theo phƣơng dọc cầu ở TTGHCĐ Tải trọng thẳng đứng tính toán dọc cầu 1.75*1.25*(*)*ttoohtbttrntnNNNVV = 1.75*4200 + 1.25*(6000 + 24.50*46.02) – 9.81*15.78
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50 19 = 16104.56kN Tải trọng ngang tính toán dọc cầu: H tt = 1,75x o hH = 1,75x120 =210 kN. Mômen tính toán dọc cầu : 1.75*1.75**CTCBttoohMMHĐĐĐĐ =1.75*750+1.75*120*(7 -0) =2782.5 kN.m TỔ HỢP TẢI TRỌNG THIẾT KẾ TẠI ĐỈNH BỆ Tải trọng Đơn vị TTGHSD TTGHCĐ Tải trọng thẳng đứng kN 11172.688 16104.56 Tải trọng ngang kN 120 210 Mômen kN.m 1590 2782.5 3. XÁC ĐỊNH SỨC KHÁNG NÉN DỌC TRỤC CỌC ĐƠN 3.1 Sức kháng nén dọc trục tính toán cọc theo vậ theo vật liệu PR Chọn vật liệu: + Cọc bê tông cốt thép, tiết diện của cọc hình vuông: 0.45m x 0.45m + Bê tông có f 'c = 30MPa + Thép ASTM A615, có yf = 420 MPa Bố trí cốt thép trong cọc : + Cốt chủ : Chọn 8#22, bố trí xuyên suốt chiều dài cọc. + Cốt đai : Chọn thép 8
Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50 20 2@175=350450504502@175=350505050 MẶT C ẮT NGANG CỌC BTCT Sức kháng nén dọc trục theo vật liệu: PR Dùng cốt đai thƣờng, ta có:  P*P*0.8*{0.85*A– A f*A} Rngstyst Trong đó: : Hệ số sức kháng của bê tông, = 0.75 'cf : Cƣờng độ nén quy định của bê tông ở tuổi 28 ngày (MPa) y f : 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 = 8x387=3096mm2 Vậy: PR = 0,75*0,8*{0,85*30*(202500– 3096) + 420*3096} = 3831073,2 N  3831KN. Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50 21 3.2 Xác định sức kháng nén dọc trục tính toán của cọc theo đất nền Sức kháng đỡ tính toán của các cọc Qr đƣợc tính nhƣ sau: Q **rqppqssQQ Với: *sssQqA ; .pppQqA 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 0.7qsv trong đất sét với
0.8v ta có: 0,56qs 0,45qsv trong đất cát với 0.8v ta có: 0,36qs 0,45qv trong đất cát với 0.8v ta có: 0,36q 3.2.1 Sức kháng thân cọc Qs Do thân cọc ngàm trong 3 lớp đất là lớp đất dính nên ta tính Qs theo hai phƣơng pháp: tính theo phƣơng pháp  Theo phƣơng pháp , sức kháng đơn vị thân cọc qs nhƣ sau: usSq  Trong đó: Su: Cƣờng độ kháng cắt không thoát nƣớc trung bình (Mpa), Su = Cuu Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50 22 : Hệ số kết dính phụ thuộc vào Su và tỷ số DDb và hệ số dính đƣợc tra bảng theo tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05. Đồng thời ta cũng tham khảo công thức xác định  của API nhƣ sau : - Nếu Su  25 Kpa 0.1 - Nếu 25 Kpa < Su < 75 Kpa 2510.550uSKPaKPa - Nếu Su  75 Kpa 5.0 Lớp 1: Ta có: Su = 48.9KN/m
2 = 48.9Kpa = 0,0489Mpa. KPa50KPa25S5.01u =0.761 Lớp 2: Ta có: Su = 21.3KN/m 2 = 21.3KPa = 0,0213 Mpa.  α=1 Lớp 3 : Ta có: Su = 49.7KN/m 2 = 49.7Kpa = 0,0497Mpa      KPa 50 KPa S 25 1 0.5 u =0.753 Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50 23 Tên l ớ p Chiều dày (m) Chuvi (m) Cƣờng độ kháng cắtSu (N/mm2) H ệ số  qS (N/mm2) Qs=qs.4.450.L (N) Lớp 1 2.5 1,8 0,0489 0.761 0.037213 33491.7
Lớp 2 16.8 1,8 0,0213 1 0,0213 644112 Lớp 3 10.7 1,8 0,0497 0,753 0,037424 720786.24 Suy ra tổng ma sát trên bề mặt : Qs=1398391.78 N  1398.3kN 3.2.2 Sức kháng mũi cọc Q A*q ppp Trong đó: là diện tich mũi cọc (mm) là sức kháng đơn vị mũi cọc (Mpa) Đối với đất dính =9 với Su cƣờng độ kháng cắt không thoát nƣớc trung bình Mũi cọc đặt tại lớp 3 có Su= 49.7KN/m2 = 0,0497Mpa Suy ra sức kháng mũi cọc : Qp=450*450*9*0.0497(N)=90.58kN Vậy sức kháng nén dọc trục theo đất nền: : QR= sqspqpQQ =0,56*(1398.3+90.578)= 833.77kN Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50 24 3.3 Sức kháng dọc trục của cọc đơn Khi đấy sức kháng tính toán của cọc: Ptt=min(PR;QR)=min(3831,073; 833.77) =833.77 (KN) 4. XÁC ĐỊNH SỐ LƢỢNG CỌC VÀ BỐ TRÍ CỌC TRONG MÓNG 4.1 Tính số lƣợng cọc n Số lƣợng cọc n đƣợc xác định nhƣ sau: NnP tt
Trong đó: N : Tải trọng thẳng đứng ở TTGHCĐ (KN). Ptt : Sức kháng dọc trục của cọc đơn (KN). Thay số: 16104.5619.31833.77n . Chọn n = 28cọc. 4.2. Bố trí cọc trong móng Tiêu chuẩn 22TCN 272 – 05 quy định: Khoảng cách tim giữa hai hàng cọc liền nhau ít nhất là 2,5d hay 750 mm lấy giá trị nào lớn hơn ( d là đƣơng kính cọc ) Khoảng cách từ mép cọc ngoài cùng đến mép bệ :  225 mm Với n = 28 cọc đƣợc bố trí theo dạng lƣới ô vuông trên mặt bằng và đƣợc bố trí thẳng đứng trên mặt đứng, với các thông số : + Số hàng cọc theo phƣơng dọc cầu là 7. Khoảng cách tìm các hàng cọc theo phƣơng dọc cầu là 1200 mm. + Số hàng cọc theo phƣơng ngang cầu là 4. Khoảng cách tim các hàng cọc theo phƣơng ngang cầu là 1200 mm. Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50 25 + Khoảng cách từ tim cọc ngoài cùng đến mép bệ theo cả hai phƣơng dọc cầu và ngang cầu là 500 mm. 5@120=600503@120=360504605072050 4.2.1. Kích thƣớc bệ cọc sau khi đã bố trí cọc Theo phƣơng dọc cầu: B =4600 (mm) Theo phƣơng ngang cầu: L = 8200 (mm) Ta tính đƣợc: a = 1700 mm b = 1850 mm 4.2.2. Tính thể tích bệ Với 28 cọc bố trí nhƣ hình vẽ, ta có các kích bệ là: 4600mm x 8200mm. Trong đó : a = (4600-1200)/2=1700 mm b =(8200-4500)/2=1850 mm Thể tích bệ là: Vb = 8200*4600*2000 = 75.44*109 mm3 Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50 26 4.3. Tổ hợp tải trọng tác dụng lên đáy bệ
+1.00(C§§B)+4.50(MNCN)+2.00(MNTN) doc tru cauNgang tru cau80602525120170+5.20(C§§T)- 1.00(C§§AB)0.00a=170a=17020080605202515045025150800200700460MNHMNHxyxyNHxyMNHyx??????b=125b =125MMNHxyMNHyx 4.4. Tổ hợp hợp trọng ở TTGHSD Tải trọng thẳng đứng: xV)(NN bnbtSD1SD2 = 11172.688+ (24.5 – 9.81)*75.44 = 12280.902 kN Tải trọng ngang: SD1SD2HH 120 kN. Mômen MMHH * 211 SDSDSDb = 1590+ 120*2 = 1830 kN.m 4.5. Tổ hợp hợp trọng ở TTGHCĐ Tải trọng thẳng đứng: xV)x25.1(NN bnbt§C1§C2 = 16104.56 + (1.25*24,5 – 9,81)*75.44 =17674.844 kN Tải trọng ngang: §C1§C2HH 210 KN. Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50 27 Mômen MMHH * 211 CĐCĐCĐ b = 2782.5+ 210*2 = 3202.5 kN.m TỔ HỢP TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN ĐÁY BỆ Tải trọng Đơn vị TTGHSD TTGHCĐ Tải trọng thẳng đứng kN 12280.902 17674.844 Tải trọng ngang kN 120 210 Mômen kN.m 1830 3202.5
5. Kiểm toán theo trạng thái giới hạn cƣờng độ I 5.1. Kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn 5.1.1. Tính nội lực tác dụng lên đầu cọc Tính theo chƣơng trình FB-Pier Khai báo các thông số, chạy chƣơng trình, đƣợc kết quả nhƣ sau: Result Type Value Load Comb. Pile *** Maximum pile forces *** Max shear in 2 direction 0.2149E+02 KN 1 0 14 Max shear in 3 direction 0.2825E+01 KN 1 0 25 Max moment about 2 axis 0.6897E+01 KN-M 1 0 18 Max moment about 3 axis -0.4392E+02 KN-M 1 0 14 Max axial force -0.7433E+03 KN 1 0 11 Max torsional force -0.6089E-02 KN-M 1 0 25 Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50 28 Max demand/capacity ratio 0.2075E+00 1 0 11 Do đó: Nmax = 743.3 KN, vậy lấy giá trị lớn hơn là Nmax = 743.3 KN để kiểm toán 5.1.2. Kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn Công thức kiểm toán nội lực đầu cọc nhƣ sau : maxttNNP Trong đó : Nmax : Nội lực tác dụng lên 1 cọc lớn nhất. Nmax =743.3 (kN) N  : Trọng lƣợng bản thân cọc. Ta có :  NV btncoc Vớ i : bt : trọng lƣợng riêng của bê tông.  /24mKN  3 bt  n : trọng lƣợng riêng của nƣớc 3n9.81(kN/m)  Vcoc : Thể tich một cọc.  280.455.67cocCVLdm 223  249.815.6780.457NkN Ptt : Sức kháng nén tính toán của cọc đơn. Ptt = 833.77 (kN) Vậy ta có :
743.380.457823.75833.77ttNNkNPkN max  thỏa mãn 5.2. Kiểm toán sức kháng dọc trục của nhóm cọc Công thức kiểm toán sức kháng dọc trục của nhóm cọc : CRggVQQ Trong đó : VC : Tổng lực gây nén nhóm cọc đã nhân hệ số. VC = 17674 (kN) QR : Sức kháng đỡ dọc trục tính toán của nhóm cọc g : Các hệ số sức kháng đỡ của nhóm cọc. Tra theo tiêu chuẩn ta có: 0,65 Qg : Sức kháng đỡ dọc trục danh định của nhóm cọc, đƣợc xác định nhƣ sau : Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50 29 Vì nhóm cọc nằm trong đất dính nên ta xác định sức kháng dọc trục danh định của nhóm cọc nhƣ sau : Qg = min{   Tổng sức kháng dọc trục của các cọc đơn ; sức kháng trụ tƣơng đƣơng} Qg = min (Q1,Q2) Vớ i  : Hệ số hữu hiệu Ta có :Cao độ mặt đất sau xói là : -2.0 m Cao độ đáy bệ là : -2.00 m Do vậy sau khi xói lở đáy bệ không tiếp xúc chặt chẽ với đất, đồng thời ta có đất trên bề mặt là đất sét nửa cứng để cho an toàn ta coi bề mặt là đất yếu,khi đó khả năng chịu tải riêng rẽ của từng cọc phải đƣợc nhân với hệ số hữu hiệu ,lấy nhƣ sau :  = 0.65 Với khoảng cách tim đến tim bằng 2.5 lần đƣờng kính  = 1.0 Với khoảng cách tim đến tim bằng 6 lần đƣờng kính Mà ta bố trí khoảng cách tim đến tim bằng 120084503 lần đƣờng kính cọc do đó ta nội suy  1,22,51,22,5*0,450,6510,450,6510,450,67662,56*0,452, 5*0,45ddd Xác định tổng sức kháng dọc trục của các cọc đơn : Nhƣ ở trên ta đã xác định đƣợc sức kháng thành danh định của một cọc đơn là :