ĐỒ ÁN NỀN MÓNG 01

Các đốt cọc sẽ đợc nối với nhau bằng hàn trong qúa trình thi công đóng cọc.. Sức kháng nén dọc trục theo đất nền Q R Sức kháng nén dọc trục theo đất nền đợc xác định nh sau: QR = ϕqpQp

PHầN I Báo cáo khảo sát

địa chất công trình

I Cấu trúc địa chất và đặc điểm các lớp đất.

Tại lỗ khoan BH1, khoan xuống cao độ là - 34m, gặp 3 lớp đất nh sau:

 Lớp 1:

Lớp 1 là lớp bùn sét, có màu xám, xám đen, lẫn hữu cơ Chiều dày của lớp xác

định đợc ở BH1 là 11.30m, cao độ mặt lớp là 0.00m, cao độ đáy là -11.30 Lớp đất

có độ ẩm W = 59.1%, độ bão hòa Sr = 98.4% Lớp đất ở trạng thái chảy, có độ sệt

PHÇN II ThiÕt kÕ kÜ thuËt

Bè trÝ chung c«ng tr×nh

0.00(C§§AB) +2.00(C§§B)

Ngang cÇu Däc cÇu

1 Lựa chọn kích thớc công trình và bố trí cọc trong móng 1.1 Lựa chọn kích thớc 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 nớc giữa MNCN và MNTN là tơng đối cao Xét cả điều kiện mỹ quan trên sông, ta chọn các giá trị cao độ nh sau:

Cao độ đỉnh trụ chọn nh sau: 0.3m

HMNTT

m1MNCNmax

 Kiểm tra: 64.44 70

45.0

29d

Lc = = ≤ => thoả mãn yêu cầu về độ mảnh

 Tổng chiều dài đúc cọc sẽ là: Lcd = Lc + 1m = 29 + 1m = 30m Cọc đợc tổ hợp từ 3 đốt cọc với tổng chiều dài đúc cọc là: 30m = 10m + 10m + 10m Nh vậy hai đốt thân cọc chiều dài là 10m và đốt mũi có chiều dài 10m Các đốt cọc sẽ đợc nối với nhau bằng hàn trong qúa trình thi công đóng cọc

2 Lập tổ hợp tải trọng tác tại đỉnh bệ với MNTN

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 = 9.6 – 2.0 - 1.4 = 6.2m

Trong đó: Cao độ đỉnh trụ: CĐĐT = + 9.6m

Cao độ đỉnh bệ: CĐĐB = + 2.0mChiều dày mũ trụ: CDMT = 0.8+0.6 = 1.4m

2.1.2 Thể tích toànphần (không kể bệ cọc).

MNTN MNTT

2.1x(6.0x7.1x2

)2x25.05.48(8.0x7.18

2+

π++

++

Trong đó: MNTN = +2.8 m : Mực nớc thấp nhất

CĐĐB = +2.0 m : Cao độ đỉnh bệ

Str : Diện tích mặt cắt ngang thân trụ, m2

2.2 Lập các tổ hợp tải trọng thiết kế với MNTN

o t

N - Tĩnh tải thẳng đứng kN 4500

o h

Hệ số tải trọng: Hoạt tải: n = 1.75

o t

o h

Đ

ĐCT

Đ

ĐC(xHM

)0.26.9(x100800

2.2.2 Tổ hợp tải trọng theo phơng dọc cầu ở TTGHCĐ

 Tải trọng thẳng đứng tính toán dọc cầu

tn n tr bt

o t

o h

Đ

ĐCT

Đ

ĐC(xxH75.1xM75.1

)0.26.9(x100x75.1800x75.1

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

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

Ast: Diện tích cốt thép, Ast: Diện tích cốt thép, Ast= 8x387=3096mm2

Vậy: PR = 0.75x0.8x{0.85x28x(2025000– 3096) + 420x3096}

= 3925422.78 N ≈3925.23KN

3.2 Sức kháng nén dọc trục theo đất nền Q R

Sức kháng nén dọc trục theo đất nền đợc xác định nh sau: QR = ϕqpQp +ϕqsQs

Su: Cờng độ kháng cắt không thoát nớc trung bình (Mpa), Su = Cuu

α : Hệ số kết dính phụ thuộc vào Su và tỷ số Db/D và hệ số dính đợc tra bảng theo tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05.

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

- Nếu Su ≤ 25 Kpa ⇒α=1.0

- Nếu 25 Kpa < Su < 75 Kpa ⇒α= −  50−KPa 

KPa25S

5.0

- Nếu Su ≥75 Kpa ⇒α=0.5

.0

4.15

Kpa

25 < u = <

903.050

257.345.0

.0

7

Kpa75Kpa9.48S

Kpa

25 < u = <

76.050

259.485.0

Chiều dàylớp đất(m)

Chuvicọc(m)

Cờng độ kháng cắt

Su

(N/mm2)

Hệ sốkết dính

Lớp 2 26.70 15.40 1.8 0,0347 0.84 0,0291 806652

Sức kháng thân cọc nh sau: Qs = 271296 + 806652 + 154008 = 1231956 N

3.2.2 Sức kháng mũi cọc Q p

Sức khángđơn vị mũi cọc trong đất sét bão hòa qp xác định nh sau: qp = 9.Su

Mũi cọc đặt tại lớp 3 có: Su= 48.9KN/m2= 0.0489Mpa

Tiêu chuẩn 22TCN 272 – 05 quy định:

 Khoảng cách từ mặt bên của bất kì cọc nào tới mép gần nhất của móng phảilớn hơn 225mm

 Khoảng cách tim đến tim các cọc không đợc nhỏ hơn 750mm hoặc 2.5 lần ờng kính hay bề rộng cọc, chọn giá trị nào lớn hơn

đ-Với n = 24 cọc đợc bố trí theo dạng lới ô vuông trên mặt bằng và đợc bố trí thẳng đứng trên mặt đứng, với các thông số :

+ Số hàng cọc theo phơng dọc cầu là 6 Khoảng cách tìm các hàng cọc theo phơng dọc cầu là 1200 mm

+ Số hàng cọc theo phơng ngang cầu là 4 Khoảng cách tim các hàng cọc theo phơng ngang cầu là 1200 mm

+ Khoảng cách từ tim cọc ngoài cùng đến mép bệ theo cả hai phơng dọc cầu

và ngang cầu là 500 mm

1 P

4.3 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên đáy bệ

4.3.1 Trạng thái giới hạn sử dụng

 Tải trọng ngang:

= C Đ =

1

Đ C

Đ C

5 kiểm toán theo trạng tháI giới hạn cờng độ I

5.1 Kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn

5.1.1 Tính nội lực tác dụng lên đầu cọc

Do đó: Nmax = 561.7KN

5.1.2 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

Nmax: Nội lực tác dụng lớn nhất lên một cọc, Nmax = 561.7 KN

∆N: Trọng lợng bản thân cọc

Ta có: ∆N = 0.45 x 0.45 x 29 x 24.5= 143.88 KN

Kiểm toán: Nmax + ∆N = 561.7 + 143.88 = 705.58KN ≤ Ptt = 739.80 KN => Đạt

5.2 Kiểm toán sức kháng dọc trục của nhóm cọc

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

g g R

Do vậy sau khi xói lở, đáy bệ không tiếp xúc chặt chẽ với đất, đất trên bề mặt

là mềm yếu, khi đó khả năng chịu tải riêng rẽ của từng cọc phải đợc nhân với hệ số hữu hiệu, lấy nh sau :

η = 0.65 với khoảng cách tim đến tim bằng 2.5 lần đờng kính

η = 1.00 với khoảng cách tim đến tim bằng 6 lần đờng kính

Mà khoảng cách tim đến tim bằng 2.67

450

1200

= lần đờng kính cọc do đó ta nội suy η :

45.05.245.06

45.05.22.165

.065.01d5.2d6

d5.22.165

=

−

−

−+

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

3.27X

05.4x2.015.7Y

X2.015.7

.24.156.9

3.2x0489.04.15x0347.06.9x0157.0

++

++

6.1.2 Xác định ứng suất gia tăng do tải trọng ở TTGHSD gây ra

Độ tăng ứng suất có hiệu tại giữa lớp đất do tải trọng ở trạng thái sử dụng gây

ra đợc xác định theo công thức sau :

)zL)(

zB(

V

i g i g

'

++

=σ

∆

Trong đó :

'

σ

∆ : Độ tăng ứng suất có hiệu tại giữa lớp đất do tải trọng ngoài gây ra

V: Tải trọng thẳng đứng theo trạng thái giới hạn sử dụng, V = 8608.33 KN

'

0

loglog

f cr

o

p cr

eH

Trong đó:

Hc: Chiều cao của lớp đất chịu nén (m)

e0: Tỉ số rỗng tại ứng suất thẳng đứng hữu hiệu ban đầu,

0.227log043.0903.01

8.6

)13.3595.218(log22.095.218

0.356log028.0698.01

30

6.2 Kiểm toán chuyển vị ngang của đỉnh cọc

Sử dụng phần mền tính toán nền móng FB-PIER ta tính đợc chuyển vị theo các phơng dọc cầu (X), phơng ngang cầu (Y), phơng thẳng đứng (Z) tại vị trí đầu mỗi cọc nh sau :

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

*** Maximum pile head displacements ***

Result Type Value Load Comb Pile Max displacement in axial 0.1519E-02 M 1 0 10 Max displacement in x 0.1554E-05 M 1 0 17 Max displacement in y 0.6577E-03 M 1 0 15Kết luận chuyển vị ngang lớn nhất tại đỉnh cọc là:

L = 30 (m) Đợc chia thành 3 đốt, mỗi đốt có chiều dài Ld = 10 m Ta đi tính toán

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

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

 Tính mômen cho đốt cọc có chiều dài L d = 10 m

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

Các móc cẩu đặt cách đầu cọc một đoạn :

)m(210x2.0L

2

12.4

9.92 9.92

Ta có mặt cắt có giá trị mô men lớn nhất là : Mmax(1)= 12.4KN.m

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

Móc đợc đặt cách đầu cọc một đoạn:

0.294Ld = 0.294 x 10 = 2.94(m)

Dới tác dụng của trọng lợng bản thân ta có biểu đồ mô men nh sau :

7.06 2.94

21.44

20.18

Ta có mặt cắt có giá trị mô men lớn nhất là :

Mmax(2)= 21.44 KN.m

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

7.1.2 Tính và bố trí cốt thép dọc cho cọc

Ta chọn cốt thép dọc chủ chịu lực là thép ASTM A615M

Gồm 8Φ22 có fy = 420 MPa đợc bố trí trên mặt cắt ngang của cọc nh hình vẽ :

2@175=350 450 50

Ta đi tính duyệt lại mặt cắt bất lợi nhất trong trờng hợp bất lợi nhất là mặt cắt

có mô men lớn nhất trong trờng hợp treo cọc:

+) 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

+) Cờng độ chịu kéo khi uốn của bê tông là :

)MPa(334.32863

.0'f63

0

d

3

6 3

+ Giả thiết tất cả các cốt thép đều chảy dẻo ⇒ fs' =fs =fy

Phơng trình cân bằng nội lực theo phơng trục dầm :

y

' s

' c y

2 s y 1

x3A

)mm(774387

x2

'

c

f : Cờng độ chịu nén của bê tông (Mpa), f = 30 (Mpa)c'

fy : Cờng độ chảy của côt thép, fy = 420 (Mpa)

a : Chiều cao vùng nén tơng đơng

d : Đờng kính cọc, d = 450 (mm)

E : Mô đun đàn hồi của cốt thép, E=2x105(Mpa)

Chiều cao vùng nén tơng đơng đợc xác định theo công thức :

mm35.3028

x450x85.0

420x)1161774

1161(f

.d.85.0

fAfAfA

c y

' s y 2 s y 1

35.30a

' y ' y

' s '

fc

dc003

=ε

s

y y 1

s 1

s

E

fc

cd003

=ε

s

y y 2

s 2

s

E

fc

cd003

=ε

s

y y

'

10x2

420E

=

=

=ε

=

ε

3 '

71.35

5071.35003

=

ε

03.071

.35

)71.35400(003.0

1

ε

016.071

.35

)71.35225(003.0

2

ε

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

+ Mô men kháng uốn danh định là :

s 1 s y

' s 2

s 1 s y 2 s 1

s

' c

2

adf.d

35.3040028x450x35.30x

71.35

387x8bxd

2803.0f

'f03,0

+ Đầu mỗi cọc ta bố trí với bớc cốt đai là 50 mm trên một chiều dài là: 1350 mm

+ Tiếp theo ta bố trí với bớc cốt thép đai là 100 mm trên một chiều dài là:1100mm

+ Đoạn còn lại của mỗi đoạn cọc (phần giữa đoạn cọc) bố trí với bớc cốt đai

là : 150 mm

7.3 Chi tiết cốt thép cứng mũi cọc

Cốt thép mũi cọc có đờng kính Φ40, với chiều dài 100 mm

Đoạn nhô ra khỏi mũi cọc là 50 mm

7.4 Lới cốt thép đầu cọc

Ở đầu cọc bố trí một số lới cốt thép đầu cọc có đờng kính Φ6 mm ,với mắt lới

a = 50ì50mm Lới đợc bố trí nhằm đảm bảo cho bê tông cọc không bị phá hoại do

chịu ứng suất cục bộ trong quá trình đóng cọc

Khoảng cách từ đầu mỗi đoạn cọc đến mỗi móc neo là a = 2m = 2000 mm

8 tính mối nối thi công cọc

Ta sử dụng mối nối hàn để nối các đoạn cọc lại với nhau Mối nối phải đảm bảo cờng độ mối nối tơng đơng hoặc lớn hơn cờng độ cọc tại tiết diện có mối nối

Để nối các đốt cọc lại với nhau ta sử dụng 4 thép góc L-100ì100ì12 táp vào

4 góc của cọc rồi sử dụng đờng hàn để liên kết hai đầu cọc Ngoài ra để tăng thêm

an toàn cho mối nối ta sử dụng thêm 4 thép bản 500x100x10mm đợc táp vào khoảng giữa hai thép góc để tăng chiều dài hàn nối