ĐỒ ÁN NỀN MÓNG 02

Lập tổ hợp tải trọng ở TTGHSD theo phương dọc cầu tại đỉnh bệ 2.3.1.. Tải trọng thẳng đứng ở TTGHSD theo phương dọc cầu tại đỉnh bệ... Mômen ở TTGHSD theo phương dọc cầu tại đỉnh bệ PR :

GVHD : Phạm Thanh Hà Sinh viên : Nguyển Hoài Cương Lớp : Cầu Đường Bộ B – K46

2 Điều kiện thủy văn và chiều dài nhịp

PHẦN I : BÁO CÁO KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC LỚP ĐẤT

Các ký hiệu sử dụng trong tính toán:

 : Trọng lượng riêng của đất tự nhiên (kN/m3)

s : Trọng lượng riêng của hạt đất (kN/m3

n : Trọng lượng riêng của nước (n=9.81kN/m3)

2 Lớp số 2: Lớp đất sét pha màu xám, trạng thái dẻo mềm ,chiều dày 22.8 m , cao độmặt lớp là -2.50m, cao độ đáy là -25.30m Lớp đất có độ ẩm W = 28.9%, độ bão hòa

2-Lớp đất số 1 là lớp đất dễ bị xói khi xây dựng trụ cầu tại đây

3-Lớp đất số 3 có chỉ số SPT tương đối lớn và chỉ số độ sệt Il < 0 nên đặt mũi cọc tạilớp này

Kiến nghị:

1- Với đặc điểm địa chất công trình tại đây, nên sử dụng giải pháp móng cọc đườngkính nhỏ bằng BTCT cho công trình cầu và lấy lớp đất số 3 làm tầng dựa đầu cọc.2- Nên để cho cọc ngập vào trong lớp đất số 3 để tận dụng khả năng ma sát của cọc

CĐĐT : Cao độ đỉnh trụ

MNCN : Mực nước cao nhất

Thay số vào ta có :

CĐĐT = 4.50 + 1 – 0.3 = 5.20 mVậy đỉnh trụ có cao độ là 5.20 m

1.4.1 Xác định chiều dài cọc

Chiều dài cọc được xác định :

Lc = CĐĐAB – CĐMC = -1.00 – ( - 30.00) = 29.0 mVậy cọc được thiết kế có chiều dài là 29.0 m

L = 30.0 m = 10.0 m +10.0 m + 10.0 m Như vậy đốt thân có chiều dài là 10 m và đốt mũi có chiều dài là 10 m Các đốt cọc sẽđược nối với nhau bằng hàn trong quá trình thi công đóng cọc

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

Số liệu đề cho như sau :

Ntt= 4500(kN) : Lực thẳng đứng theo TTGHSD do tĩnh tải tác dụng tại đỉnh trụ.

Nht = 2000 (kN) : Lực thẳng đứng theo TTGHSD do hoạt tải tác dụng tại đỉnh trụ

Hht = 100 (kN) : Lực ngang theo TTGHSD do hoạt tải tác dụng theo phương dọc cầu

Mht = 800 (kN.m) : Mômen theo TTGHSD do hoạt tải tác dụng theo phương dọc cầu

bt = 24.5 (kN/m3) : Trọng lượng riêng của bê tông

n = 9,81 (kN/m3) : Trọng lượng riêng của nước

nh = 1.75 : Hệ số tải trọng do hoạt tải

nt = 1.25 : Hệ số tải trọng do tĩnh tải

2.1.Tính toán thể tích trụ

MNTN MNTT

2.1.3 Thể tích toàn phần của trụ ( không kể bệ cọc )

Thể tích toàn phần của trụ được xác định như sau :

V = V1 + V2 + V3

Trong đó :

3 3

1 20

4 50 1 20 1 20 2 80 14 2554

2.2 Lập tổ hợp tải trọng ở TTGHCĐI theo phương dọc cầu tại đỉnh bệ

2.2.1 Tải trọng thẳng đứng ở TTGHCĐI theo phương dọc cầu tại đỉnh bệ

 

          

1 c®

N td

 

  

1 c® 10047 86 ( )

td 2.2.2 Tải trọng ngang ở TTGHCĐI theo phương dọc cầu tại đỉnh bệ

2.3 Lập tổ hợp tải trọng ở TTGHSD theo phương dọc cầu tại đỉnh bệ

2.3.1 Tải trọng thẳng đứng ở TTGHSD theo phương dọc cầu tại đỉnh bệ

2.3.2 Tải trọng ngang ở TTGHSD theo phương dọc cầu tại đỉnh bệ

2.3.3 Mômen ở TTGHSD theo phương dọc cầu tại đỉnh bệ

PR : Sức kháng nén dọc trục tính toán của cọc theo vật liệu

QR : Sức kháng nén dọc trục tính toán của cọc theo đất nền

3.1 Xác định sức kháng nén dọc trục tính toán của cọc theo vật liệu

Bố trí cốt thép trong cọc :

+ Cốt chủ : Chọn thép  22, bố trí 8 thanh xuyên suốt chiều dài cọc

+ Cốt đai : Chọn thép  8, bố trí ở giữa thân đốt khoảng cách bước của cốt thépđai là 15 cm, ở đầu và cuối mỗi đốt khoảng cách cốt thép đai dầy hơn, khoảng 5 cm,gần đầu mũi cọc cũng như gần đầu mỗi đốt bố trí khoảng cách này là 10 cm

Sức kháng tính toán của cấu kiện bê tông cốt thép chịu nén đối xướng qua các trục chính được xác định như sau :

Pr : Sức kháng lực dọc trục tính toán có hoặc không có uốn ( N )

Pn : Sức kháng lực dọc trục danh định có hoặc không có uốn ( N )

f’

c : Cường độ quy định của bê tông ở tuổi 28 ngày , f’

c = 30 Mpa

fy : Giới hạn chảy quy định của cốt thép ( MPa ) , fy = 420 Mpa

Ag : Diện tích nguyên của mặt cắt ( mm2)

Ast : Diện tích nguyên của các cốt thép (mm2)

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 được tính như sau :

qp : Sức kháng đơn vị mũi cọc ( MPa )

qs : Sức kháng đơn vị thân cọc ( MPa )

Vì lớp đất chịu lực là lớp sét cứng và trên nó không còn lớp đất nào nên ta tra 

theo biểu đồ tương ứng gần với sơ đồ làm việc của nó là sơ đồ ở hình 3 trong quy trình

và giá trị Db = (- 2200) - (- 2500) = 300mm (ta xét sau xói có cao độ mặt đất là -2.2m )

Đồng thời ta cũng tham khảo công thức xác định  của API ta có :

25KpaS u 48.9Kpa75Kpa

Đồng thời ta cũng tham khảo công thức xác định  của API ta có :

Đồng thời ta cũng tham khảo công thức xác định  của API ta có :

25KpaS u 49.7Kpa75Kpa

Do đó ta có bảng tính sức kháng thân cọc của các lớp đất như sau :

Tên lớp Chiều dày

(m)

Chu vi(m)

Su : Cường độ kháng cắt không thoát nước của sét gần chân cọc ( MPa )

Theo đề ra ta có cường độ kháng cắt không thoát nước của sét gần chân cọc là :

13.79728.852

R

N td n

Q

 chọn số cọc thiết kế là : n = 21 cọc

4.2 Bố trí cọc trong móng

Theo quy trình 22TCN 272-05 thì yêu cầu về bố trí cọc như sau :

- Khoảng cách tim giữa hai hàng cọc liền nhau ít nhất là 2.5d hay 750 mm lấy giátrị nào lớn hơn ( d là đương kính cọc )

- Khoảng cách từ mép cọc ngoài cùng đến mép bệ :  225 mm

Ta có bố trị cọc trên mặt bằng :

5 Lập tổ hợp tải trọng tác dụng lên đáy bệ

5.1 Kích thước bệ cọc sau khi đã bố trí cọc

Theo phương dọc cầu:

n = 3 : Số hàng cọc theo phương dọc cầu

m = 7 : Số hàng cọc theo phương ngang cầu

c1 = 500 mm : khoảng cách từ tim cọc ngoài cùng đến mép bệ theo phương dọccầu

c2 = 500 mm : khoảng cách từ tim cọc ngoài cùng đến mép bệ theo phươngngang cầu

a = 1200 mm : khoảng cách tim các hàng cọc theo phương dọc cầu

b = 1200 mm : khoảng cách tim các hàng cọc theo phương ngang cầu

5.3 Lập tổ hợp tải trọng ở TTGHCĐI theo phương dọc cầu tại đáy bệ

5.3.1 Tải trọng thẳng đứng ở TTGHCĐI theo phương dọc cầu tại đáy bệ

5.4 Lập tổ hợp tải trọng ở TTGHSD theo phương dọc cầu tại đáy bệ

5.4.1 Tải trọng thẳng đứng ở TTGHSD theo phương dọc cầu tại đáy bệ

N

II KIỂM TOÁN MÓNG THEO TTGHCĐ I

FORCEIN 2 DIRECTION (kilo- newtons) MAX SHEAR

(Lực cắt lớn nhất trong cọc theo phương Y :

Q iy (KN))

3 MAX PILE SHEAR FORCE

IN 3 DIRECTION (kilo- newtons) MAX SHEAR

(Lực cắt lớn nhất trong cọc theo phương X :

Q ix (KN))

4 MAX BENDING MOMENT ABOUT

2 AXIS (kN-M) MAX MOMENT

(M« men lớn nhất trong cọc quanh trục Y : M iy

(KN.m))

5 MAX BENDING MOMENT ABOUT

3 AXIS M)

(kN-MAX MOMENT

(M« men lớn nhất trong cọc quanh trục X : M ix

Result Type Value Load Comb Pile

*** Maximum pile forces ***

Max shear in 2 direction 0.3167E-01 KN 1 0 3

Max shear in 3 direction -0.1192E+02 KN 1 0 3

Max moment about 2 axis -0.2787E+01 KN-M 1 0 3

Max moment about 3 axis 0.4409E-02 KN-M 1 0 3

Max axial force -0.6230E+03 KN 1 0 1

Max torsional force 0.0000E+00 KN-M 0 0 0

Max demand/capacity ratio 0.1976E+00 1 0 3

*** Maximum soil forces ***

Max axial soil force 0.6616E+02 KN 1 0 1

Max lateral in X direction -0.7277E-01 KN 1 0 3

Max lateral in Y direction 0.1219E+02 KN 1 0 3

Max torsional soil force 0.3232E-02 KN-M 1 0 10

Kết luận : Nội lực dọc trục lớn nhất trong cọc là : 623 KN

Được thể hiện trên hình sau :

2 Kiểm toán sức kháng dọc trục của cọc đơn

Công thức kiểm toán nội lực đầu cọc như sau :

3 Kiểm toán sức kháng dọc trục của nhóm cọc

Công thức kiểm toán sức kháng dọc trục 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, được xác định như sau :

Vì nhóm cọc nằm trong đất dính nên ta xác định sức kháng dọc trục danh địnhcủa nhóm cọc như sau :

Q g = min{ Tổng sức kháng dọc trục của các cọc đơn ; sức kháng trụ tương đương}

Với  : Hệ số hữu hiệu

= 0.65 Với khoảng cách tim đến tim bằng 2.5 lần đường kính

 = 1.0 Với khoảng cách tim đến tim bằng 6 lần đường kính

Mà ta bố trí khoảng cách tim đến tim bằng 1200 8

450 3 lần đường kính cọc do đó ta nộisuy 

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

Y : là chiều dài của nhóm cọc 7.65Y m

Z : là chiều sâu của nhóm cọc Z  2.20  30.0 27.8m

1 Xác định độ lún ổn định

Với mục đích tính toán độ lún của nhóm cọc ,tải trọng được giả định tác động lênmóng tương đương đặt tại 2/3 độ sâu chôn cọc vào lớp đất chịu lực ( 2Db/3 ) Tải trọngphân bố theo đường 2:1 theo móng tương đương như hình vẽ

Từ điều kiện địa chất đề ra ta có nhóm cọc đặt trong nền đăt dính có

Lớp tính lún thứ 2

   : Trọng lượng đẩy nổi của các lớp đất

: Trọng lượng riêng của các lớp đất

1.2 Xác định ứng suất gia tăng do tải trọng ở trạng thái giới hạn sử dụng gây ra

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

ra được xác định theo công thức sau :

 ': 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 = 8047.414 kN

Bg : Chiều rộng trên mặt bằng của nhóm cọc (Khoảng cách 2 mép cọc ngoài cùng)

Lg : Chiều dài trên mặt bằng của nhóm cọc (Khoảng cách 2 mép cọc ngoài cùng)

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

e : Tỷ số rỗng tại ứng suất thẳng đứng hữu hiệu ban đầu

2 Kiểm toán chuyển vị ngang của đỉnh cọc

Sử dụng phần mềm tính toán nền móng FB-PIER ta tính được chuyển vị theo cácphương dọc cầu (X), phương ngang cầu (Y), phương thẳng đứng (Z), tại vị trí đầu mỗi cọc như sau :

SUMMARY OF DISPLACEMENTS AT PILE HEADS ONLY:

1 -0.163E-05 0.218E-02 0.185E-02

2 -0.163E-05 0.218E-02 0.185E-02

3 -0.163E-05 0.218E-02 0.185E-02

4 -0.121E-05 0.218E-02 0.176E-02

5 -0.121E-05 0.218E-02 0.176E-02

6 -0.121E-05 0.218E-02 0.176E-02

7 -0.787E-06 0.218E-02 0.167E-02

8 -0.787E-06 0.218E-02 0.167E-02

9 -0.787E-06 0.218E-02 0.167E-02

10 -0.364E-06 0.218E-02 0.157E-02

11 -0.364E-06 0.218E-02 0.157E-02

12 -0.364E-06 0.218E-02 0.157E-02

13 0.595E-07 0.218E-02 0.148E-02

14 0.595E-07 0.218E-02 0.148E-02

15 0.595E-07 0.218E-02 0.148E-02

16 0.483E-06 0.218E-02 0.138E-02

17 0.483E-06 0.218E-02 0.138E-02

18 0.483E-06 0.218E-02 0.138E-02

19 0.906E-06 0.218E-02 0.129E-02

20 0.906E-06 0.218E-02 0.129E-02

21 0.906E-06 0.218E-02 0.129E-02

*** Maximum pile head displacements ***

Max displacement in axial 0.1854E-02 M 1 0 1

Max displacement in x -0.1633E-05 M 1 0 1

Max displacement in y 0.2183E-02 M 1 0 12

Kết luận :Chuyển vị ngang lớn nhất tại đỉnh cọc là :

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

30 (m) Được chia thành 3 đốt ,mỗi đốt có chiều dài Ld = 10 (m) Ta đi tính toán và bốtrí cho từng đốt cọc

1.1 Tính mô men theo sơ đồ cẩu cọc và treo cọc

1.1.1 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 mô men lớn nhất là :

    max 1

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

Móc được đặt cách đầu cọc một đoạn

 

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

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

7.08 m

21,44

21.00

Vậy mô men lớn nhất dùng để bố trí cốt thép là :

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

Gồm 8  22 có fy 420 Mpa 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: Mtt 21.44 kN.m 

 Kiểm tra bê tông có bị nứt hay không trong quá trình cẩu và treo cọc

 Tính duyệt khả năng chịu lực

As1.fy As2.fy

0,85f'c

A's.f'y

Nhận xét : Do cốt thép được bố trí đối xứng,mặt khác ta đã biết bê tông có cường độchịu kéo nhỏ hơn nhiều so với cường đôn chịu nén vì vậy trục trung hòa lệch về phíatrên trục đối xứng như hình vẽ

Giả thiết tất cả các cốt thép đều chảy dẻo   fs' fs fy

Phương trình cân bằng nội lực theo phương trục dầm :

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

a : Chiều cao vùng nén tương đương

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

 Mô men kháng uốn danh định là :

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

min '

c min

1.4 Chi tiết cốt thép cứng mũi cọc

Cốt thép mũi cọc có đường kính  40 , với chiều dài 650 mm

Đoạn nhô ra khỏi mũi cọc là 50 mm

1.7 Cốt thép móc cẩu

Cốt thép móc cẩu được chọn có đường kính  22 Do cốt thép bố trí trong cọc rấtthừa vì vậy ta có thể sử dụng luôn cốt thép móc cẩu làm móc treo khi đó ta không cầnphải 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 = 2m = 2000 mm

V 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 đốt cọc lại với nhau ta sử dụng 4 thép góc L-10010012 táp vào 4góc của cọc rồi sử dụng đường hàn để liên kết hai đầu cọc.Ngoài ra để tăng thêm antoàn cho mối nối ta sử dụng thêm 4 thép bản được táp vào khoảng giữa hai thép góc đểtăng chiều dài hàn nối

1.Tính toán mối nối cọc

1.1 Chọn đường hàn và kiểm toán mối hàn.

Chọn đường hàn có chiều dày w = 10 mm,được chế tạo bằng que hàn E70XX cócường độ Fexx = 540 Mpa

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

 Cường độ chịu cắt do đường hàn quyết định

Tổng chiều dài đường hàn là :

P 19063.2 kN P 11208.504 kNVậy mối nối đảm bảo khả năng chịu lực

1.2 Tính toán chọn búa.

Lý do chọn búa:khi đóng cọc để dễ dàng quan sát độ chối của cọc khi thi công,hay để đảm bảo bê tông đầu cọc không bị phá hỏng khi đóng cọc do chọn búa có nănglực xung kích quá lớn

Cách chọn búa:

Dựa vào năng lượng xung kích của búa ta có thể chọn búa như sau:

Trong đó:

Ptt : Sức chịu tải thiết kế của cọc (kN).Ptt = 728.802 (kN)

E : Năng lực xung kích của búa(N.m)

Dùng loại búa thuỷ lực có số hiệu V100D6 có các thông số kỹ thuật như sau:

Năng lượng tối đa /một nhát búa :7200 KG.m

Một hành trình tối đa :1.2 m

Một hành trình tối thiểu: 0.2 m

Tốc độ đánh búa khi hành trình ,dài 1.2m

Trọng lượng thân trượt của búa: 6100 KG

Trọng lượng của đầu búa (không tính mũi) 9400 KG

Pgh : sức chịu tải giới hạn của cọc

Q : trọng lượng của quả búa

H :chiều cao rơi búa

F: diện tích mặt ngang cọc

q: tổng trọng lượng cọc

n = 10 (daN/cm2): hệ số kinh nghiệm(tra bảng)

K1= 0.45 : hệ số phục hồi sau va chạm( xác định từ thực nghiệm)

Vậy độ chối e = 34 mm/1 nhát búa đập

VI THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG

1 Đúc cọc

Lựa chọn vị trí thích hợp và giải phóng mặt bằng vị trí đúc cọc,khi chọn vị trí đúccọc cần chú ý sao cho địa hình bằng phẳng ,đủ không gian để đúc hàng loạt cọc ,đủchỗ chứa vật liệu gia công cốt thép ,điều kiện vận chuyển vật liệu…

1.1 gia công cốt thép

Chọn nơi gia công cốt thép sao cho gần bãi đúc cọc nhất hoặc vận chuyển đến bãiđúc cọc thuận tiện nhất ,các loại cốt thép được gia cong đúng theo thiết kế nghĩa làphải đảm bảo về kích thước ,số lượng …và sau khi gia công xong ta tập hợp lại theotừng chủng loại và vậnn chuyển đến bãi đúc cọc

1.3 Đổ bê tông và bảo dưỡng cọc

Trước khi đỗ bê tông ta tiến hành kiêm ta lại kích thước ván khuôn cà lồng théplại một lần nữa bê tông có thể chế tạo tại bãi đúc cọc hoặc vận chuyển từ nhà máy đến,cần lưu ý là quá trình đỗ bê tông phải được tiến hành liên tục và kết hợp với đầm rung,đầm dùi để bê tông đươc lèn chặt

Sau khi đỗ bê tông xong ta dùng bao ni lon phủ kín các cọc và thương xuyên tướinước để đảm bảo đủ độ ăm trong quă trình hình thành cường độ của bê tông