ĐỒ ÁN NỀN MÓNG 03

 Chiều dài của cọc Lc đợc xác định nh sau:28 d ợc nối với nhau bằng hàn trong quá trình thi công đóng cọc.. đ-Với n = 24 cọc đợc bố trí theo dạng lới ô vuông trên mặt bằng và đợc bố trí

PHầN I Báo cáo khảo sát địa chất công trình

I Cấu trúc địa chất và đặc điểm các lớp đất

Các ký hiệu sử dụng trong tính toán:

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

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

Lớp 1 là lớp bùn sét, có màu xám đen Chiều dày của lớp xác định đợc ở BH1

là 11.30m, cao độ mặt lớp là 0.00m, cao độ đáy là -11.30m Chiều sâu xói của lớp

đất này là 2.40m Lớp đất có độ ẩm W = 59.1%, độ bão hòa Sr = 98.4%, độ sệt IL = 1.14

 Lớp 2:

Lớp 2 là lớp sét, màu xám vàng phân bố dới lớp 1 Chiều dày của lớp là15.40m, cao độ mặt lớp là -11.30m, cao độ đáy là -26.7m Lớp đất có độ ẩm W =29.7%, độ bão hòa Sr = 98.8% Lớp đất ở trạng thái dẻo cứng, độ sệt IL = 0.33

+ Nên để cho cọc ngập sâu vào lớp đất số 3 để tận dụng khả năng chịu masát của cọc.

PHÇN II ThiÕt kÕ kÜ thuËt

Bè trÝ chung c«ng tr×nh

-2.00(C§§AB) 0.00.(C§§B)

24 cäc BTCT 450 X 450

L = 29.00 m

-30.00 450

m 1 MNCN max

 Chiều dài của cọc (Lc) đợc xác định nh sau:

28 d

ợc nối với nhau bằng hàn trong quá trình thi công đóng cọc

II Lập các tổ hợp tải trọng Thiết kế

2.1 Trọng lợng bản thân trụ

2.1.1 Tính chiều cao thân trụ

Chiều cao thân trụ Htr:

Htr = CĐĐT - CĐĐB - CDMT

Htr = 3.70 – 0 - 1.40 = 2.30m

Trong đó: Cao độ đỉnh trụ: CĐĐT = + 3.70m

Cao độ đỉnh bệ: CĐĐB = 0mChiều dày mũ trụ: CDMT = 0.80+0.60 = 1.40m

2.1.2 Thể tích toàn phần (không kể bệ cọc)

MNTN MNTT

Vtr = V1 + V2 + V3 =

3 2 x ) 2 1 3 3 4

2 1 x ( 6 0 x 7 1 x 2

) 2 x 25 0 5 4 8 ( 8 0 x 7 1 8

2 1

Trong đó: MNTN = 1.50 m : Mực nớc thấp nhất.

CĐĐB = 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.

Các tổ hợp tải trọng đề bài ra nh sau:

o t

o h

o h

o

Hệ số tải trọng: Hoạt tải: n = 1.75

Tĩnh tải: n = 1.25

bt = 24,50 (kN/m3): Trọng lợng riêng của bê tông

n= 9,81 (kN/m3): Trọng lợng riêng của nớc

2.2.1 Tổ hợp tải trọng theo phơng dọc cầu ở TTGHSD.

 Tải trọng thẳng đứng tiêu chuẩn dọc cầu: NSD

tn n tr bt o t o h SD

Đ

Đ C T

Đ

Đ C ( x H M

M1SD o oh 

 900  120 x ( 3 70  0 )= 1344 kN.m

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 C

= 1.75x2500 + 1.25x(5000 + 24.50x29.22) – 9.81x7.66

= 11444.72 kN.

 Tải trọng ngang tính toán dọc cầu:

Đ C 1

Đ

Đ C T

Đ

Đ C ( x xH 75 1 xM 75 1

 1 75 x 900  1 75 x 120 x ( 3 70  0 )= 2352kN.m

Tổ hợp tải trọng thiết kế với mntn

đặt tại cao độ đáy bệ

Tải trọng thẳng đứng kN 8213.74 11444.72

iii Xác định sức chịu tải dọc trục của cọc

3.1 Sức kháng nén dọc trục theo vật liệu.

 Bố trí cốt thép trong cọc :

+ Cốt chủ : Chọn 8#22, bố trí xuyên suốt chiều dài cọc

+ Cốt đai : Chọn thép  8

2@175=35045050

 : Hệ số sức kháng của bê tông,  = 0.75

'

c

f : Cờng độ nén quy định của bê tông ở tuổi 28 ngày (MPa)

f y : 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 = 0.75x0.8x{0.85x28x(202500– 3096) + 420x3096}

= 3627681 N 3627.68KN

3.2 Sức kháng nén dọc trục theo đất nền: Q R

Sức kháng nén dọc trục theo đất nền: QR =  qp Q p   qs Q s

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

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

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

- Nếu Su  25 Kpa    1 0

- Nếu 25 Kpa < Su < 75 Kpa       

KPa 50

KPa 25 S 5 0

- Nếu Su 75 Kpa    0 5

 Lớp 1:

9 8

4 15

903 0 50

25 7 34 5 0

7 18

76 0 50

25 9 48 5 0

Chiềudàylớp đất(m)

Chuvicọc(m)

Cờng độkháng cắt

Su(N/mm2)

Hệ sốkếtdính



qS(N/mm2)

Qs(N)

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

97 11338

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 tríthẳng đứng trên mặt đứng, với các thông số :

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

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

4.3 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên đáy bệ

4.2.1 Trạng thái giới hạn sử dụng.

 Tải trọng thẳng đứng:

1 SD

Đ C

Mômen kN.m 1544 2772

V kiểm toán theo trạng thái giới hạn cờng độ i

5.1 Kiểm toán sức kháng dọc trục của cọc đơn

5.1.1 Tính nội lực tác dụng đầu cọc

Sử dụng chơng trình FB – PIER V3 ta tính đợc nội lực của cọc nh sau:

Result Type Value Load Comb Pile *** Maximum pile forces ***

Max shear in 2 direction -0.3071E+01 KN 1 0 13 Max shear in 3 direction -0.1492E+02 KN 1 0 3 Max moment about 2 axis -0.2508E+01 KN-M 1 0 3 Max moment about 3 axis 0.4891E+00 KN-M 1 0 13

Max axial force -0.5968E+03 KN 1 0 10

Max torsional force 0.0000E+00 KN-M 0 0 0 Max demand/capacity ratio 0.1328E+00 1 0 3Vậy, Nmax = 596.8KN

5.1.2 Kiểm toán sức kháng dọc trục của cọc đơn

Công thức kiểm toán: N max   N  P tt

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

N: Trọng lợng bản thân cọc (kN)

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

Ta có: Ptt = 766.22KN

KN x

x d

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 sốhữu hiệu, lấy nh sau :

0.65 với khoảng cách tim đến tim bằng 2.5 lần đờng kính

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 nộisuy  :

45 0 5 2 45 0 6

45 0 5 2 2 1 65 0 65 0 1 d 5 2 d 6

d 5 2 2 1 65

6 27

05 4 x 2 0 1 5 7 Y

X 2 0 1 5 7

3 4 15 9 8

3 3 x 0489 0 4 15 x 0347 0 9 8 x 0157

Ta có: Db = ( -2.4 ) - ( -30.0 ) = 27.6 m  2Db/3 = 18.4 m Nh vậy móng tơng đơngnằm trong lớp 2, cách đáy lớp 2 là 5.9m.

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 :

) z L )(

z B

(

V

i g i g

V: Tải trọng thẳng đứng theo trạng thái giới hạn sử dụng, V = 9159.78kN

'

0

loglog

f cr o

p cr

eH

Trong đó:

S c1 = x x 0 15 m

227

) 21 139 55 170 ( log 31 0 55 170

0 227 log 043 0 903 0 1

9 5

) 09 42 71 231 ( log 22 0 71 231

0 356 log 028 0 698 0 1

30 7

6.2 Kiểm toán chuyển vị ngang của đỉnh cọc

Sử dụng phần mềm 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 0.1622E-02 M 1 0 10 Max displacement in x 0.1696E-05 M 1 0 17 Max displacement in y 0.8075E-03 M 1 0 15Kết luận chuyển vị ngang lớn nhất tại đỉnh cọc là:

 Theo phơng (X): y = 0.808 10-3 m = 0.81 mm  38mm

 Theo phơng (Y): x = 0.169 10-5 m = 0.17 10-2 mm  38mm

Vậy đảm bảo yêu cầu về chuyển vị ngang

VII cờng độ cốt thép cho cọc và bệ cọc

7.1 Tính và bố trí cốt thép dọc cho cọc

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

Lc = 29 (m) Đợc chia thành 3 đốt, 2 đốt có chiều dài Ld = 10 (m) và 1 đốt có chiềudài Ld = 9 (m) Ta đi tính toán và bố trí cho từng đốt cọc

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

Mô men lớn nhất dùng để bố trí cốt thép

Mtt = max(Mmax(1) ; Mmax(2))

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

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

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

Các móc cẩu đặt cách đầu cọc một đoạn :

) m ( 8 1 9 x 2 0 L

1.8

10.04

8.048.04

Ta có mặt cắt có giá trị mô men lớn nhất là : Mmax(1)= 10.04 KN.m

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

Móc đợc đặt cách đầu cọc một đoạn

b = 0.294Ld = 0.294 x 9 = 2.646 (m)

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

6.3542.646

17.36

16.35

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

Mmax(2)= 17.36 KN.m

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

Mtt = max(Mmax(1) ; Mmax(2) )= max(10.04; 17.36) = 17.36 KN.m

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

Các móc cẩu đặt cách đầu cọc một đoạn :

) m ( 2 10 x 2 0 L

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

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

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

Gồm 822 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:

M

450

10 x 36 17 x 6 d

M 6 2

d

3 6 3

M 6 2

d

3 6 3

 Giả thiết tất cả các cốt thép đều chảy dẻo  s y

'

f  Phơng trình cân bằng nội lực theo phơng trục dầm :

y ' s ' c y

2 s y 1

s

A : Diện tích cốt thép chịu nén (mm2)

) mm ( 1161 387 x A

As1 's   2

) mm ( 774 387 x

E : Mô đun đàn hồi của cốt thép, E  2 x 105( Mpa )

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

mm 35 30 28

x 450 x 85 0

420 x ) 1161 774

1161 ( f

d 85 0

f A f A f A

c y ' s y 2 s y 1 s

35 30 a

' s '

s

E

f c

d c 003

s 1

s

E

f c

c d 003

s 2

s

E

f c

c d 003

y y '

10 x 2

420 E

71 35

50 71 35 003





03 0 71

35

) 71 35 400 ( 003

35

) 71 35 225 ( 003

0

2



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

a d f d

400 225 1161 x 420400 50

420 x 774 2

35 30 400 28 x 450 x 35 30

71 35

387 x bxd

28 03 0 f

' f 03 , 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 40, 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 6 mm ,với mắt

l-ới a = 5050mm 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

vIII tính mối nối thi công cọc

Ta sử dụng mối nối hàn để nối các đoạn cọc lại với nhau Mối nối phải đảmbảo 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-10010012 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 vàokhoảng giữa hai thép góc để tăng chiều dài hàn nối