Thiết kế môn học nền và móng pptx

Sức kháng dọc trục của cọc đơn được xác đinh như sau: Rtt: Là sức chịu tải thực của cọc đơn.. Kiểm toán sức kháng dọc trục của cọc đơn a... Kiểm toán sức kháng dọc trục của cọc đơn Cô

THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN VÀ MÓNG

I – Bố trí chung trụ cầu

1 Xác định kích thước trụ

Chọn kích thước thỏa mãn quy định khổ thông thuyền Cấp 2⇒ Htt = 9,0 m

- Theo mực nước thông thuyền(MNTT), ta có cao độ đỉnh trụ:

Mặt cắt ngang trụ

2.Tính toán các tải trọng và lập tổ hợp tải trọng tác dụng lên trụ cầu

2.1 Tải trọng bản thân của KCPT và các bộ phận khác (DC 1 )

a) Tĩnh tải dầm

DC1 = S (d) x L(n) x n(d) x γ (bt) x g x10 -9

Trong đó: S (d) : Diện tích mặt cắt ngang dầm chủ: = 2 m2 = 2.106 mm2

L (n): chiều dài nhịp = 70m = 7.104 mm

n (d) : số hộp dầm chủ = 2γ

(bt): Trọng lượng thể tích bê tông = 2500 kg/m3

DC 1 = 2.106 x 7.104 x 2x 2500 x 9.81 x 10-9 = 6867000(N)

2.2 Trọng lượng lớp phủ và lan can (DW)

DW = (DW1 + DW2)

DW1: Trọng lượng của lớp bê tong Asphalt

DW2: Trọng lượng của lớp phần bê tông lân cận

DW = 9,81 {0,05 x 70 x (14,8 – 0,5) x 2300 + 2x100 x 70}

= 1266618 (N)

2.3 Hoạt tải (LL) và tải trọng bộ hành (nếu có)

Sơ đồ xếp tải chia thành các trường hợp sau : TH1: Xe tải thiết kế (LL) + tải trọng làn thiết kế (9.3 kN/m)

TH2: Xe hai trục (LL) + tải trọng làn thiết kế (9.3 kN/m)

TH3: 90% x (02 xe tải thiết kế (LL) + (2 làn)tải trọng làn thiết kế 9.3 kN/m)

HL = m x n x LL Trong đó:

LL = max (LL1, LL2, LL3)

Sơ đồ xếp hoạt tải thiết kế trụ cầu

* Trường hợp 1: (LL1) 1 xe thiết kế + tải trọng làn

LL1 = 145 (1 + Y1) + 35 Y2 + 2

3,

9 xL

94,070

3,4-70

1

Y

877,070

3,4-3,4-70

9 xL

543610

983,070

2,1-70

* Trường hợp 3 (LL 3 ) 0,9 (2 xe tải TK + tải trọng làn)

LL3= 0,9 [ 145 (1 + Y1 + Y4 + Y5) + 35 (Y2 + Y3) + 9,3 L ]

Y1 =

94,070

3,4

Y2 =

877,070

3,4-3,4-

Y3 =

786,070

15-

Y4 =

724,070

3,4-15-70

=

Y5 =

663,070

3,42x-15-

E = 9.3 x Ls x m x n = 1692.6

LLmax = LL3

⇒Chọn LL = LL3 = 1072480 (N)

Cánh tay đòn đối với đáy bệ dBR = 16.2 + 0.3 + 2.2 = 18.7 (m)

2.5 Tính tải trọng bản thân của trụ (DC 2 )

- Áp lực dòng chảy dọc theo kết cấu phần dưới :

C(d): Hệ số cản của trụ = 1.4(vì đầu trụ vuông)

V: Vận tốc nước thiết kế, tính theo lũ thiết kế (m/s)

WA: Áp lực dòng chảy theo chiều dọc trụ (N)

C(l) : Hệ số cản của trụ theo chiều ngang

Từ bảng trên  Vmax = 19179361 (N)

II – Xác định sức chịu tải của cọc

1.Thông số về cọc

1.1 Chọn cao độ mũi cọc

Tại lỗ khoan BH2, khoan xuống cao độ là – 70 m, gặp 3 lớp đất như sau:

*Lớp 1: Sét, màu xám vàng, nâu đỏ, trạng thái nửa cứng SPT = 26

- Bề dày lớp đất là 2.5 m

- Cao độ mặt lớp 1 là 0.0 m, cao độ đáy là -2.5 m

- Trong lớp này đã tiến hành lấy và thí nghiệm 01 mẫu đất nguyên dạng ,giá trị một số

chỉ tiêu cơ lý được ghi trong bảng tổng hợp

*Lớp 2 :Sét pha, màu xám, trạng thái dẻo mềm SPT = 6.75

- Bề dày lớp đất là 16.8 m

- Cao độ mặt lớp 2 là -2.5 m, cao độ đáy lớp 3 là -19.3 m

- Trong lớp này đã tiến hành lấy và thí nghiệm 11 mẫu đất nguyên dạng ,giá trị một số

chỉ tiêu cơ lý được ghi trong bảng tổng hợp

* Lớp 3: Sét pha , màu xám vàng, nêu đỏ , trạng thái cứng SPT = 36.7

- Bề dày lớp 3 là >14.7 m

- Cao độ mặt lớp 3 là -19.3 m

- Trong lớp này đã tiến hành lấy và thí nghiệm 04 mẫu đất nguyên dạng ,giá trị một số

chỉ tiêu cơ lý được ghi trong bảng tổng hợp:

Căn cứ vào bảng chỉ tiêu cơ lí của các lớp đất

Hệ số rỗng tự nhiên

e

e = 0.698 < 0.7đất rống trung bình,khả năng chịu lực tốt

e = 0.949 > 0.7 đấtrỗng nhiều, đất yếu

= 0.56 >0.5 đất

trạng thái dẻo mềm

L I

<0 đất trạng tháicứng

Lực dính đơn vị

( thí nghiệm nén ba

trục UU)

uu C

= 48.9 kN/m3.Cường độ lực dínhlớn, chịu lực tốt

uu C

= 21.3 kN/m3.

Cường độ lực dính nhỏ,chịu lực kém

uu C

= 49.7 kN/m3 Cường

độ lực dính lớn, chịu lựctốt

Do đó, ta nên bố trí cọc sao cho mũi cọc nằm trong lớp đất số 3 để có khả năng chịu

lực tốt Chọn cao độ mũi cọc là -70 m

1.2 Chiều dài cọc

Chiều dài cọc tính toán Lc (chưa kể chiều sâu cọc ngàm vào bệ )

Lc = CDĐayB – CĐMC = 0,0 – (- 70) = 70 m

Chiều dài cọc tính toán L :

L = Lc + a = 70 + 1 = 71 m (Với a là chiều dài cọc ngập trong bệ)

1.3 Mặt cắt ngang

2 Sức chịu tải dọc trục của cọc đơn

; Sức kháng dọc trục danh định (N)R

Φ : Hệ số sức kháng lấy bằng 0,75

A

g

: Diện tích mặt cắt nguyên (mm2)A

st

: Diện tích 1 cốt thép (mm2)f

T Tênđất dày(m)Chiều Su(Mpa) N/30cm α qsi(Mpa)

Chiều dàytính masát

Asi(mm2) Qsi(N) φsi Qsri(N)

- Đối với cọc chịu tải trọng dọc trục trọng đất dính, sức kháng đơn vị mũi cọc danh định

của cọc khoan (MPa ) có thể tính như sau :

qp = NcSu ≤ 4

ở đây :

Nc= 6[ 1+ 0.2 ()] =62 ≥ 9

⇒ Nc = 9

⇒ qp = 0.25 x9 = 2.25



24

 Sức kháng tính toán của cọc đơn.

Sức kháng dọc trục của cọc đơn được xác đinh như sau:

Rtt: Là sức chịu tải thực của cọc đơn (N)

Ntt : Là lực thẳng đứng tính toán tại tâm đáy đã nhân hệ số.(N)

4500 1100

1850

4500 d=1500

2 Bố trí cọc trong móng.

Các cọc được bố trí theo hình thức lưới ô vuông trên mặt bằng và hoàn toàn thẳng

đứng trên mặt đứng, với các thông số:

• Tổng số cọc trong móng: n= 6

• Số hàng cọc theo phương dọc cầu: n=2

Khoảng cách tim các hàng cọc theo phương dọc cầu: c=4500 mm;

• Số hàng cọc theo phương ngang cầu: m=3

Khoảng cách tim các hàng cọc theo phương ngang cầu: c=4500 mm;

• Khoảng cách từ tim cọc ngoài cùng đến mép bệ theo cả hai phương dọc và ngang cầu : c1

= 1100mm c2 = 1850 mm

IV.KIỂM TOÁN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ I

1 Kiểm toán sức kháng dọc trục của cọc đơn

a Tính nội lực tác dụng đầu cọc

Sử dụng chương trình FB – PIER V4 ta tính được nội lực của cọc như sau:

Project client : Nguyen Sy Hai

Project name : coc khoan nhoi

Project manager : tkmh_nm

Computed by :

Project description:

********************************************* ***** Final Maximums for all load cases ***** ***** PIER # 1 *****

*********************************************

Result Type Value Load Comb Pile

*** Maximum pile forces ***

Max shear in 2 direction 0.6518E+02 KN 1 0 6

Max shear in 3 direction -0.1240E+01 KN 1 0 2

Max moment about 2 axis -0.4762E+02 KN-M 1 0 2

Max moment about 3 axis -0.1342E+04 KN-M 1 0 6

Max axial force -0.3851E+04 KN 1 0 2

Max torsional force 0.6524E-02 KN-M 1 0 2

Max demand/capacity ratio 0.3027E+00 1 0 3

Vậy N

ax

m

= 3851 (KN ) tại vị trí cọc số 2

b Kiểm toán sức kháng dọc trục của cọc đơn

Công thức kiểm toán:

: Trọng lượng bản thân cọc đơn ( có xét đến lực đẩy nổi ) (kN)

Rtt : Sức kháng dọc trục của cọc đơn (kN)

Ta có: Rtt = 7525 (kN)

= Lc.Scoc.(γbt–γn)g.10-9 = 70 000x

2

15004

π ×

x(2500-1000)x9.81x10^-9 =1 820 (kN)

2 Kiểm toán sức kháng dọc trục của nhóm cọc

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

( ) ( )

c gr gr c gr d

VC : Tổng lực gây nén nhóm cọc đã nhân hệ số

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

Qgr(d) : Sức kháng đỡ dọc trục của tính toán nhóm cọc bởi đất dính.

Qgr(d) = min ( Qgr1 ; Qgr2 )

Trong đó:

o Qgr1 = nc x η x ( φs1 x Qs1 + φs2 x Qs2 + φs3 x Qs3)= 2× 3 ×

0.65 ×4936 = 19250(kN)Trong đó : η = 0.65 (vì c/d = 3 )

VI – KIỂM TOÁN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG

1

Xác định độ lún ổn định

Do lớp chịu lực chủ yểu là lớp sét , công thức tính lún tùy thuộc vào mức độ cố

kết

-34.0 Lop tot

-2.5 Seìt

γn : Trọng lượng thể tích tự nhiên của nước (kN/m3)

γ1: Trọng lượng thể tích tự nhiên của lớp 1 (kN/m3)

γ2: Trọng lượng thể tích tự nhiên của lớp 2 (kN/m3)

γ3: Trọng lượng thể tích tự nhiên của lớp 3 (kN/m3)

2 Xác định chuyển vị ngang của đầu cọc.

Điều kiện : umax ≤ 38 mm

( Theo tiêu chuẩn thiết kế 22TCN-272-05 phần nền và móng )

Sử dụng chương trình FB – PIER V4 ta tính được

*********************************************

***** Final Maximums for all load cases *****

***** PIER # 1 *****

*********************************************

Result Type Value Load Comb Pile

*** Maximum pile head displacements ***

Max displacement in axial 0.4056E-02 M 1 0 5

Max displacement in x 0.1441E-01 M 1 0 1

Max displacement in y -0.1669E-06 M 1 0 6

Ta thấy chuyển vi ngang ở đầu cọc lớn nhất:

- Theo phương x: Uxmax = 0.01441 m = 14.41 mm <

38mm => Đạt

- Theo phương y: Uymax = -0.1669 x10-6 m = 0.1669 x10

-3 mm < 38mm => Đạt

VI TÍNH TOÁN CỐT THÉP CHO BỆ CỌC.

1 Kiểm toán về mômen.

a Tính momen tại mặt cắt kiểm toán

Nội lực đầu cọc ( xác định từ chương trình tính toán nội lực đầu cọc) tương ứng

6 4

2

A A

Mặt cắt nguy hiểm

*Theo phương X (ngang cầu): Mặt cắt nguy hiểm là mặt cắt A-A và B-B

2.Kiểm tra sức kháng momen

a Kiểm tra sức kháng momen tại mặt cắt kiểm toán

Sức kháng momen tính theo phương ngang cầu có momen lớn nhất (MUX)

dsx :Khoảng cách từ cốt thép chịu lực phía trên cùng ở phía dưới đáy móng đến bề

mặt chịu nén(mm) = chiều cao móng - lớp bêtông bảo vệ - đường kính thanh dưới

cùng - 1/2 dk thanh trên

= 2000 – 100 – 32 – 20 = 1848 (mm)

As: Diện tích cốt thép chịu lực(mm2)

fy: Giới hạn chảy của cốt thép(MPa)

a: Chiều sâu khối ứng suất chữ nhật tương đương (mm)

n A f

f b

n:Là số lượngcốt thép chịu kéo

Ast:Diện tích 1 thanh thép(mm2)

f’c: Cường độ chịu nén 28 ngày của bê tông (MPa)

b: Chiều rộng mặt chịu nén của cấu kiện (mm) (b=B);

Ta có:

b f

f A a

c

y s

'85.0

=

=

50.387.4200,85.30.8200

3.Kiểm tra giới hạn về cốt thép

a Kiểm tra hàm lượng cốt thép lớn nhất

c = : Khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục trung hòa.(mm)

de= dsx: Khoảng cách hữu hiệu tương ứng từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trọng

tâm lực kéo của cốt thép chiu kéo(mm),

β1 : Tý số giữa chiều cao vùng chịu nén có ứng suất phân bố đều tương đương

được

giả định ở trạng thái giới hạn cường độ trên chiều cao chịu nén thưc

28':7

)28'(

*05.085.0

;65

0

max

28':85

=>Hàm lượng thép tối đa đảm bảo

b Kiểm tra hàm lượng cốt thép nhỏ nhất

Hàm lượng thép tối thiểu:

' min 0, 03

ρ: Tỷ lệ giữa cốt thép chịu kéo và diện tích nguyên

As: Diện tích cốt thép chịu kéo (mm2)

As = b x ds: diên tích phần nguyên(mm2)

b : Bề rộng bản bụng(mm)

ds: Khoảng cách từ cốt thép chịu kéo đến mép chịu nén ngoài cùng (mm)

f’c : cường chịu nén 28 ngày của bê tông (MPa)

fy: Giới hạn chảy của cốt thép(MPa)

c Khống chế nứt bằng phân bố cốt thép.

y 1/3

A: diện tích phần bê tong có cùng trọng tâm với cốt thép chủ chịu kéo và được bao

bởi các mặt của mặt cắt ngang và đường thảng song song với trục trung hòa

(mm2)

Z: Thông số bề rộng vết nứt(N/mm)

Đối với cấu kiện trong môi trường khắc nghiệt Z= 23000(N/mm)

Ta có dc = Lớp bê tông bảo vệ + 1/2dk cốt thép = 100+ 0.5 x 22= 111(mm)

Mặt cắt kiểm toán đối với tính toán lực cắt theo một phương là dv, và lực cắt theo

hai phương là dv/2 tính từ bề mặt cột hoặc cọc (đối với bệ móng cọc)

Xác định chiều sâu có hiệu theo trục y, dvy (phương dọc cầu):

dvx = dsy – a/2 : chiều sâu có hiệu theo phương dọc nhưng dvy≥ 0.9dsx hay 0.72h

dvy = dsy – a/2 = 1857 – 38.87/2 = 1837.57 (mm)

dvy≥ 0.9dsy =0.9 x 1857 = 1671.3 (mm)

hay 0.72h = 0.72 x 2000 = 1440(mm)

Xác định chiều sâu có hiệu theo trục x, dvx (phương ngang cầu):

dvx = dsx – a/2 : chiều sâu có hiệu theo phương ngang nhưng dvx≥ 0.9dsx hay 0.72h

dvx = dsx – a/2 = 1857 – 38.87/2 = 1837.57(mm).

dvx≥ 0.9dsx =0,9.1857=1671.3 (mm) hay 0.72h = 0,72.2000 = 1440(mm)

với : a = chiều sâu khối ứng suất chữ nhật tương đương (mm)

b.Tính lực cắt tại mặt cắt kiểm toán

Kiểm toán bệ móng chịu lực cắt 1 chiều

Khi đó chiều cao d lấy bằng chiều cao dv

6 4

2

A A

C

Y phýõng d?c c?u

X phýõng ngang c?u

dv

Mặt cắt nguy hiểm chịu cắt một chiều

c Xác định khả năng chịu cắt theo một hướng

* Theo phương dọc cầu:

Đối với tác động một hướng, sức kháng cắt của móng phải thỏa mãn yêu cầu:

Do khi tính bệ móng Vp = 0 và Vs = 0, nên Vnx = Vc

Xác định β và θ:

Đối với các mặt cắt bê tông không dự ứng lực không chịu kéo dọc trục và có ít

nhất một lượng cốt thép ngang tối thiểu, có thể dùng các giá trị sau đây:

cao dvx được xác định trong (mm)

dvy = chiều cao chịu cắt hữu hiệu (mm)

s = cự ly cốt thép đai (mm)

β = hệ số chỉ khả năng của bê tông bị nứt chéo truyền lực kéo

θ = góc nghiêng của ứng suất nén chéo (độ)

α = góc nghiêng của cốt thép ngang đối với trục dọc (độ)

Av = diện tích cốt thép chịu cắt trong cự ly s (mm2).

Vp = thành phần lực dự ứng lực hữu hiệu trên hướng lực cắt tác dụng, là

dương

nếu ngược chiều lực cắt (N) (do BTCT thường nên Vp = 0)

Kiểm toán : Vrx = 0.9 x 37427 = 33684.3 > Vux = = 9589.5 (KN)

=> Đạt

* Theo phương ngang cầu:

Tương tự như vậy theo phương ngang cầu, sức kháng cắt của móng phải thỏa mãn:

Đối với các mặt cắt bê tông không dự ứng lực không chịu kéo dọc trục và có ít nhất mộtlượng cốt thép ngang tối thiểu, có thể dùng các giá trị sau đây:

Vny = min(Vny 1 ;Vny2) = 11540 (kN)

Kiểm toán : Vry = 0.9 x 11540 = 10386 > Vuy = 5368.1 (kN) (KN)

=> Đạt