THỰC tập tốt NGHIỆP (13)

Chiều dầy bệ móng Hb = 2m2.2.3.Kích thước cọc và cao độ mũi cọc Theo tính chất của công trình là cầu có tải trọng truyền xuống móng là lớn, địachất gồm có 2 lớp, lớp thứ 2 rất dày và

- Điều kiện thủy văn và chiều dài nhịp:

- Các chỉ tiêu cơ lý của đất

Lớ

p 1: 0 => - 2,5

Lớp 2: -2,50=> -19,30

Các chỉ tiêu cơ lý Kí hiệu Đơn vị Kết quảPhân tích thành phần hạt

0,045Thí nghiệm nén ba trục (UU)

PHẦN 1: BÁO CÁO ĐỊA CHẤT, THỦY VĂN CÔNG TRÌNH

1.1.Đặc điểm địa chất, thủy văn khu vực xây dựng công trình

1.1.1.Mô tả cấu tạo địa chất

Lớp 1:

Lớp bụi tính dẻo cao mầu xám xanh , xám đen ,rất mềm Chiều dày của lớp là2,5m, cao độ mặt lớp là 0 m, cao độ đáy là –2,50m Lớp đất có độ ẩm W=94,1% Lớpđất ở trạng thái rất mềm

PHẦN 2: THIẾT KẾ KỸ THUẬT

s

2.2.Chọn sơ bộ kích thước công trình

2.2.1.Chọn vật liệu

+ Bê tông có f’c =30 Mpa, có = 24 kN/m3

+ Thép ASTM A615 có fy = 420 Mpa

2.2.2.Kích thước và cao độ của bệ cọc

Vị trí xây dựng trụ cầu ở xa bờ và phải đảm bảo thông thuyền và sự thay đổi mựcnước giữa MNCN và MNTN là tương đối cao Xét cả điều kiện mỹ quan trên sông, tachọn các giá trị cao độ như sau:

Cao độ đỉnh trụ chọn như sau: Max

Trong đó:

MNCN: Mực nước cao nhất, MNCN= 3,90m

MNTT: Mực nước thông thuyền, MNTT= 2,40 m

Bảng 2.1 (22TCN 272 05): Khổ giới hạn thông thuyền trên sông có thông thuyền

Cấp đường sông Khổ giới hạn tối thiểu trên mức nước cao có chu kì 20 năm (m)

Theo chiều ngang Theo chiều thẳng

Vì có cấp đường song là cấp V

=> Htt: Chiều cao thông thuyền, Htt= 3,5m

Chiều dầy bệ móng Hb = 2m

2.2.3.Kích thước cọc và cao độ mũi cọc

Theo tính chất của công trình là cầu có tải trọng truyền xuống móng là lớn, địachất gồm có 2 lớp, lớp thứ 2 rất dày và không phải là tầng đá gốc, nên chọn giải phápmóng là móng cọc ma sát BTCT, mũi cọc nằm ở lớp thứ 2

Chọn cọc bê tông cốt thép đúc sẵn, cọc có kích thước là: 0,40.0,40m; được

đóng vào lớp số 2 là lớp cát sét, cát bụi, màu xám trắng, xám vàng, chặt vừa Cao

độ mũi cọc là -28,0m.

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

Lc=CĐĐAB - CĐMC= -4-(-28)= 24(m)

CĐMC: cao độ mũi cọc, CĐMC=-28(m)

Kiểm tra: < 70m => thỏa mãn yêu cầu về độ mảnh

Tổng chiều dài đúc cọc sẽ là: L = Lc + 0,5 = 24 + 0,5 = 24,5(m)

Cọc được tổ hợp từ 3 đốt cọc với tổng chiều dài đúc cọc là:

MNTN

MNC N Cao độ đỉ nh trụ

Hoh - Hoạt tải nằm ngang kN 237

Moh - Hoạt tải momen kN.m 427

Hệ số tải trọng: Hoạt tải: nh = 1,75

Tĩnh tải: nt = 1,25

γbt = 24,0 kN/m3 : Trọng lượng riêng của bê tông

γn = 9,81 kN/m3 : Trọng lượng riêng của nước

Tải trọng thẳng đứng tiêu chuẩn dọc cầu:

Tải trọng ngang tiêu chuẩn ngang cầu:

∗ Tải trọng thẳng đứng tính toán dọc cầu

∗ Tải trọng ngang tính toán dọc cầu:

= 1,75 = 1,75 237 =415 kN

∗ Mômen tính toán ngang cầu:

CDDT- CDDB = 1,75.427+1,75.237.(5,6 - (-2))= 3899,35 kN.m

TỔ HỢP TẢI TRỌNG THIẾT KẾ TẠI ĐỈNH BỆ

+ Cọc bê tông cốt thép, tiết diện của cọc hình vuông: 0,40m 0,40m

+ Bê tông có = 30Mpa

+ Thép ASTM A615, có = 420 Mpa

Trong đó:

ϕ : Hệ số sức kháng của bê tông, ϕ = 0,75: Cường độ nén quy định của bê tông ở tuổi 28 ngày (Mpa)

: Giới hạn chảy tối thiểu quy định của thanh cốt thép (Mpa)

Ag : Diện tích mặt cắt nguyên của cọc, Ag = 400.400 = 160000mm2

Ast : Diện tích cốt thép, Ast= 2268 mm2Vậy : Pr =0,75.0,8.{0,85.30.(160000– 2268) + 420.2268}

= 2984835,6 (N) = 2984,8 (kN)

Sức kháng nén dọc trục theo đất nền: QR= (theo công thức10.7.3.2TCN)

Với: ( theo ct 10.7.3.2.4 TCN ); ( theo ct 10.7.3.2.3 TCN )

+ Đối với đất dính = =0,56

+ Đối với đất cát theo phương pháp SPT: = =0,36

: Hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc dùng cho các phương pháptách rời sức kháng của cọc do sức kháng của mũi cọc và sức kháng thân cọc

As: là diện tích bề mặt thân cọc (mm2)

Do thân cọc ngàm trong 2 lớp đất, lớp đất thứ nhất là đất dính, lớp đất thứ 2 làđất rời nên ta sẽ dùng phương pháp α để tính Qs với lớp đất dính và phương pháp ướctính sức kháng của cọc dựa trên thí nghiệm hiện trường sử dụng kết quả SPT để xácđịnh Qs với lớp đất rời

Đối với lớp đất sét: (2a)

Theo phương pháp α, sức kháng đơn vị thân cọc qs như sau:

Trong đó:

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

α : Hệ số kết dính phụ thuộc vào Su và tỷ số và hệ số dính được tra bảng theo tiêuchuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05

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

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

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

qp: sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa)

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

: Ứng suất có hiệu (N/mm2)

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 3) (mm)

ql : Sức kháng điểm giới hạn (MPa)

ql = 0,4Ncorr cho cát và ql = 0,3Ncorr cho bùn không dẻo



NcorrBua/30cm

Tiêu chuẩn 22TCN 272 – 05 quy định :

 Khoảng cách từ mặt bên của bất kì cọc nào tới mép gần nhất của móngphải

lớn hơn 225mm

 Khoảng cách tim đến tim các cọc không được nhỏ hơn 750mm hoặc 2,5lần đường kính hay bề rộng cọc, chọn giá trị nào lớn hơn

Với n = 16 cọc được bố trí theo dạng lưới ô vuông trên mặt bằng và được bố tríthẳng đứng trên mặt đứng, với các thông số :

+ Số hàng cọc theo phương dọc cầu là 4 Khoảng cách tim các hàng cọc theophương dọc cầu là 1600 mm

+ Số hàng cọc theo phương ngang cầu là 4 Khoảng cách tim các hàng cọc theophương ngang cầu là 2000 mm

+ Khoảng cách từ tim cọc ngoài cùng đến mép bệ theo cả hai phương dọc cầuvà ngang cầu là 500 mm

TỔ HỢP TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN ĐÁY BỆ

Tải trọng thẳng đứng kN 7164,228 8878,44

2.6.Kiểm toán theo trạng thái giới hạn sử dụng

Độ lún ổn định của kết cấu móng được xác định theo móng tương đương

Ta có trường hợp này lớp đất tốt là lớp đất rời (lớp 3) Vì vậy móng tương đươngnằm trong lớp đất rời

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

Sử dụng kết quả SPT: ρ=

Trong đó: I = và q =

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 vớitải trọng tác dụng tại đỉnh của nhóm cọc được chia bởi diện tích móng tươngđương và không bao gồm trọng lượng của các cọc hoặc của đất giữa các cọc

N0 : Tải trọng thẳng đứng tại đáy bệ ở TTGHSD, N0 =6882,685kN

F : Diện tích móng tương đương

B : Chiều rộng hay chiều nhỏ nhất của nhóm cọc (mm), B = 3600 mm

Db : Độ sâu chon cọc trong lớp đất chịu lực: 8700 mm

D’ : Độ sâu hữu hiệu lấy bằng 2Db/3 (mm), D’ = 5800 mm

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

độ sâu B phía dưới đế móng tương đương (Búa/300mm)

I : Hệ số ảnh hưởng của chiều sâu chon móng hữu hiệu của nhóm

Ta có: I =

=> I = 0,8

Kích thước của móng tương đương :

Ltđ = L = 6400mm = 6,4 m

∗Chiều rộng móng tương đương

Diện tích móng tương đương là S = Btđ Ltđ = 33,28 m2

Vậy độ lún của nhóm cọc là: ρ = 20,85 mm (thỏa mãn tiêu chuẩn ρ<25,4mm)

2.7.1.Kiểm toán sức kháng dọc trục của cọc đơn

Trường hợp tất cả các cọc đều thẳng đứng, tải trọng tác dụng lên đầu cọc đượcxác định theo công thức sau:

(kN)Trong đó :

6000

Tải trọng tác dụng lên cọc được tính theo bảng sau:

(kN)

Mx(kN.m)

C, Kiểm toán sức kháng dọc trục của cọc đơn

Công thức kiểm toán:

Trong đó:

Nmax: Nội lực lớn nhất tác dụng lên đầu cọc (lực dọc trục).

2.7.2.Kiểm toán sức kháng dọc trục của nhóm cọc

Công thức kiểm toán sức kháng dọc trục của nhóm cọc :

Trong đó:

VC: Tổng lực gây nén nhóm cọc đã nhân hệ số, VC = 8878,44 (kN)

: Sức kháng đỡ dọc trục danh định của nhóm cọc trong đất dính và đấtdời

: Hệ số sức kháng đỡ của nhóm cọc trong đất dính và đất rời

*Sức kháng của nhóm cọc trong đất dính được tính theo công thức :

+ Nếu khoảng cách giữa tim 2 cọc bằng 6D thì ta lấy = 1

+ Nếu khoảng cách tim 2 cọc nằm trong khoảng từ 3D đến 6D ta nội suy để

: cường độ chịu cắt không thoát nước trung bình dọc theo chiều sâu cọc (MPa)

: cường độ chịu cắt không thoát nước tại đáy móng (MPa)

* Sức kháng nhóm cọc trong đất rời :

= Sức kháng 1 cọc

Vậy : sức kháng dọc trục của nhóm cọc là :

Ta thấy: Vc = 8878,44 kN < Qg =12052 kN Thỏa mãn

2.8.Tính toán kiểm tra cọc

2.8.1.Tính toán kiểm tra cọc trong giai đoạn thi công

Tổng chiều dài cọc dùng để tính toán và bố trí cốt thép là chiều dài đúc cọc:

Lc=24,5m,

Được chia thành 3:1 đốt Ld = 9,5m,

1 đốt có chiều dài Ld= 8 m,

1 đốt có chiều dài là Ld =7

2.8.1.1.Tính mô men theo sơ đồ cẩu cọc và treo cọc

Mô men lớn nhất dùng để bố trí cốt thép

Mtt = max(M1 ; M2)

Trong đó:

M1: Mômen trong cọc theo sơ đồ cẩu cọc

M2: Mômen trong cọc theo sơ đồ treo cọc

a. Tính mômen cho đốt cọc có chiều dài Ld = 9,5 m

Tính mô men lớn nhất trong cọc theo sơ đồ cẩu cọc

Các móc cẩu đặt cách đầu cọc một đoạn :

a = 0,207 9,5 = 1,966 m chon a =2m

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

Ta có mặt cắt có giá trị mômen lớn nhất là: M1=13,44 kN.m

Tính mô men lớn nhất trong cọc theo sơ đồ treo cọc

Móc được đặt cách đầu cọc một đoạn:

b = 0,294Ld = 0,294 9,5 = 2,79(m), Chọn b= 2,8 m

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

M +2b=2800

M

-Ta có mặt cắt có giá trị mômen lớn nhất là:

Vậy mômen lớn nhất dùng để bố trí cốt thép là:

Mtt= max(M1;M2)= 26,34kN.m

b. Tính mômen cho đốt cọc có chiều dài Ld = 8 m

 Tính mô men lớn nhất trong cọc theo sơ đồ cẩu cọc

Các móc cẩu đặt cách đầu cọc một đoạn :

Ta có mặt cắt có giá trị mômen lớn nhất là: M1= 9,7 kN.m

 Tính mô men lớn nhất trong cọc theo sơ đồ treo cọc

Móc được đặt cách đầu cọc một đoạn:

Vậy mômen lớn nhất dùng để bố trí cốt thép là:

Mtt= max(M2;M2)= 19,35.m

c. Tính mômen cho đốt cọc có chiều dài Ld = 7 m

 Tính mô men lớn nhất trong cọc theo sơ đồ cẩu cọc

Các móc cẩu đặt cách đầu cọc một đoạn :

-M+ 1

Ta có mặt cắt có giá trị mômen lớn nhất là: M1= 7,56 kN.m

 Tính mô men lớn nhất trong cọc theo sơ đồ treo cọc

Móc được đặt cách đầu cọc một đoạn:

Ta có mặt cắt có giá trị mômen lớn nhất là:

Vậy mômen lớn nhất dùng để bố trí cốt thép là:

được bố trí trên mặt cắt ngang của cọc như hình vẽ :

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 :

Với :diện tích cốt thép chịu kéo không dự ứng lực (mm²)

:giới hạn chảy quy định của cốt thép chịu kéo (Mpa), = 420 Mpa

:diện tích cốt thép chịu nén không dự ứng lực (mm²)

: giới hạn chảy quy định của cốt thép chịu nén (Mpa), = 420 Mpa

: khoảng cách từ thớ nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu kéo không

dự ứng lực(mm)

a : chiều dày khối ứng suất tương đương (mm) a=

: hệ số quy đổi hình khối ứng suất Với bê tông có cường độ ≤ 28 Mpa

=0,85 với bê tông có cường độ ≥ 28Mpa , giảm đi theo tỷ lệ 0,05 cho từng7Mpa vượt quá 28Mpa nhưng không lấy nhỏ hơn tri số 0,65

c : khoảng cách từ mặt trung hòa đến trục chịu nén (mm), với mặt cắt hình chữ

nhật:

với : chiều rộng của bản bụng , với tiết diện hình chữ nhật , = b = 400mm

Giả sử trục trung hòa nằn phía trên trọng tâm tiết diện ,ta có :

=1433 mm²

=860mm²

Với bê tông cường độ 30Mpa , = 0,85 – 2x(0,05/7) = 0,836

 c = 30 mm => giả thiết là đúng

 a= =25 mm

= 225 mm

= 50 mm

- Đầu mỗi cọc ta bố trí với bước cốt đai là 50 mm.

- Tiếp theo ta bố trí với bước cốt thép đai là 100 mm cho đến vị trí móc cẩu

- Đoạn còn lại của mỗi đoạn cọc (phần giữa đoạn cọc) bố trí với bước cốt đai là :

200 mm

2.8.3.Chi tiết cốt thép cứng mũi cọc

- Cốt thép mũi cọc có đường kính 32, với chiều dài 1000 mm

- Đoạn nhô ra khỏi mũi cọc là 50 mm

2.8.4.Lưới cốt thép đầu cọc

Ở đầu cọc bố trí một số lưới cốt thép đầu cọc có đường kính 6 mm ,với mắt

lưới a = 50 50mm 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

2.8.5.Vành đai thép đầu cọc

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

2.8.6.Cốt thép móc cẩu

Cốt thép móc cẩu được chọn có đường kính D=20 Do cốt thép bố trí trong cọcrất thừa vì vậy ta có thể sử dụng luôn cốt thép móc cẩu làm móc treo khi đó ta khôngcần 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:

+ Đối với đốt cọc có Ld=9,5m: a = 2m = 2000 mm.

+ Đối với đốt cọc có Ld=8m: a = 1,7m = 1700 mm

+ Đối với đốt cọc có Ld=9m: a = 1,5m = 1500 mm

2.8.7.Tính mối nối thi công cọc

Ta sử dụng mối nối hàn để nối các đoạn cọc lại với nhau Mối nối phải đảm bảocường độ mối nối tương đương hoặc lớn hơn cường độ cọc tại tiết diện có mối nối

Để nối các cọc lại với nhau ta sử dụng 4 thép góc L dài 260 mm táp vào 4góc của cọc rồi sử dụng đường hàn để liên kết 2 đầu cọc Ngoài ra để tăng thêm an

toàn cho mối nối ta sử dụng thêm 4 thép bản được táp vào khoảng giữa 2thép góc để tăng chiều dài hàn nối

Chọn đường hàn có chiều dày t = 8 mm được chế tạo bằng que hàn E70XX cócường độ Fexx = 485 MPa

Khả năng kháng cắt tính toán trên 1 đơn vị chiều dài đường hàn là :

trong đó :

là hệ số sức kháng cắt của đường hàn,

Khả năng chịu cắt trên 1 đơn vị chiều dài của thanh mối nối mỏng hơn ( bản thépbịt đầu cọc ) :

Cường độ chịu cắt do đường hàn quyết định :

Tổng chiều dài đường hàn cần tính là :

L =

Khả năng chịu lực của toàn liên kết :

Vậy mối nối đảm bảo khả năng chịu lực

KẾT LUẬNTrên đây là bài thiết kế mà em đã hoàn thành xong,trong bài đã thể hiện các yêucầu cần phải hoàn thành mà thầy giáo đã giao cho em

Do thời gian có hạn và sự hiểu biết còn hạn chế nên bài làm còn chưa được hoànthiện cho lắm.Vì vậy rất mong thầy giáo thông cảm và chỉ bảo thêm để em có thểnghiên cứu để tìm hiểu được rõ hơn về môn học cũng như bổ sung được các kiến thứcquan trọng, cần thiết để phục vụ cho các môn học tiếp theo cũng như chuyên môn saunày của em

Em xin chân thành cảm ơn sự chỉ bảo của thầy giáo trong thời gian qua và rấtmong được thầy chỉ bảo thêm để giúp em tiến bộ hơn