đồ án thiết kế môn học nền và móng

THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN & MÓNG Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Bá Đồng Sinh viên thực hiện : Trần Đăng Khoa Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dự

Trang 1

Đồ án thiết kế môn học

Nền và Móng

Trang 2

Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật

Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50

1

MỤC LỤC

SỐ LIỆU THIẾT KẾ………

PHẦN I BÁO CÁO KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 1 CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ ĐẶC ĐIỂM CÁC LỚP ĐẤT 3

2 NHẬN XÉT VÀ KIẾN NGHỊ … 4

PHẦN II THIẾT KẾ KĨ THUẬT BỐ TRÍ CHUNG CÔNG TRÌNH………

1 LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC CÔNG TRÌNH 6

1.1 Lựa chọn kích thước và cao độ bệ cọc 6

1.1.1 Cao độ đỉnh trụ……… 7

1.1.2 Cao độ đỉnh bệ……… 7

1.1.3 Bề dày bệ móng……… 7

1.1.4 Cao độ đáy bệ……… 7

1.1.5 Kích thước và cao độ của cọc……… 7

2 LẬP SỐ LIỆU CÁC TỔ HỢP TẢI TRỌNG THIẾT KẾ 7

2.1 Tính toán thể tích trụ……… 7

2.1.1 Tính chiều cao thân trụ……… 7

2.1.2 Thể tích toàn phần (không kể bệ cọc) 8

2.1.2 Thể tích phần trụ ngập nước (không kể bệ cọc) 8

2.2 Lập các tổ hợp tải trọng thiết kế với MNTN 8

Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50 2 2.3 Tổ hợp tải trọng theo phương ngang cầu ở TTGHSD

9 2.4 Tổ hợp tải trọng theo phương ngang cầu ở TTGHCĐ 9

3 XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI DỌC TRỤC CỦA CỌC ĐƠN 10

3.1 Sức kháng nén dọc trục theo vật liệu PR 10

3.2 Sức kháng nén dọc trục theo đất nền QR 11

3.2.1 Sức kháng thân cọc Q s ……… 11

3.2.2 Sức kháng mũi cọc Qp……… 14

3.3 Sức kháng dọc trục của cọc đơn……… 15

4 CHỌN SỐ LƯỢNG CỌC VÀ BỐ TRÍ CỌC TRONG MÓNG

15

Trang 3

4.1 Chọn số lượng cọc n ……… 15

4.2 Bố trí cọc trong móng……… 15

4.2.1 Kích thước bệ cọc sau khi đã bố trí bệ cọc……… 15

4.2.2 Tính thể tích bệ……… 16

4.3 Tổ hợp tải trọng về đáy bệ ………16

4.4 Tổ hợp hợp trọng ở TTGHSD………

16 4.5 Tổ hợp hợp trọng ở TTGHCĐ……… 16

5 KIỂM TOÁN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ I

17 5.1 Kiểm toán sức kháng dọc trục của cọc đơn 17

5.1.1 Tính nội lực tác dụng lên đầu cọc 17

5.1.2 Kiểm toán sức kháng dọc trục của cọc đơn 17

5.2 Kiểm toán sức kháng dọc trục của nhóm cọc 18

6 KIỂM TOÁN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG 20

6.1 Xác định độ lún ổn định… … ……….20

Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Trần Đăng Khoa Kết cấu xây dựng K50 3 6.1.1.Xác định ứng suất có hiệu do trọng lượng bản thân các lớp đất theo chiều sâu tính đến trọng tâm của lớp đất tính lún………

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

6.1.3 Xác định độ lún ổn định………34

6.2 Kiểm toán chuyển vị ngang của đỉnh cọc 23

7 CƯỜNG ĐỘ CỐT THÉP CHO CỌC VÀ BỆ CỌC

24 7.1 Tính và bố trí cốt thép dọc cho cọc 24

7.1.1 Tính mô men theo sơ đồ cẩu cọc và treo cọc 24

7.1.2 Tính và bố trí cốt thép dọc cho cọc 27

7.2 Bố trí cốt thép đai cho cọc……… 30

7.3 Chi tiết cốt thép cứng mũi cọc… .30

7.4 Lưới cốt thép đầu cọc……… 30

7.5 Vành đai thép đầu cọc……… 30

7.6 Cốt thép móc cẩu……… 30

8 MỐI NỐI THI CÔNG CỌC………… 30

PHẦN III

BẢN VẼ

4

Trang 4

THIẾT KẾ MÔN HỌC

NỀN & MÓNG

Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Bá Đồng

Sinh viên thực hiện : Trần Đăng Khoa

Trang 5

Chiều cao thông thuyền

6

PHẦN I

BÁO CÁO KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT

CÔNG TRÌNH

7

8

Các kí hiệu chung trong tính toán

γ (kN/m3) = Trọng lƣợng riêng của đất tự nhiên

Trang 6

= Tỉ trọng của đất

9

Lớp 1: Sét màu xám vàng,nâu đỏ, trạng thái nửa cứng

Lớp đất số 1 gặp ở lỗ khoan LK2 Thành phần chính là đất sét màu xám vàng ,nâu đỏ Chiều dày của lớp xác định được ở LK2 là 2.50m Cao độ mặt lớp tại LK2 là 0.00m, cao độ đáy là 2.5m Chỉ số xuyên tiêu chuẩn (SPT) xác định tại một điểm thí nghiệm giá trị xuyên là N= 26 (búa)

Trong lớp này đã tiến hành lấy và thí nghiệm 01 mẫu đất nguyên trạng , giá trị một số chỉ tiêu cơ lí được ghi trong bảng tổng hợp

10

γs =27 kN/m3 Wp = 19.1%

γ = 19.3kN/m3

Lớp 2: Sét pha màu xám trạng thái nửa mềm

Lớp đất 2 gặp ở lỗ khoan LK2, phân bố dưới lớp 1 Thành phần là sét pha ,màu xám , trạng thái dẻo mềm

Chiều dày của lớp xác định được ở LK2 là16.8m Cao độ mặt lớp tại LK2 là -2.5m, cao

độ đáy lớp là -19.30m Chỉ số xuyên tiêu chuẩn (SPT)xác định thay đổi từ 5 đến 8 búa Trong lớp này đã tiến hành lấy thí nghiệm của 08 mẫu đất nguyên trạng , giá trị một số chỉ tiêu cơ lí được ghi trong bảng tổng hợp

Trang 7

11

W = 28.9% WL = 34.0%

γs =26.9 kN/m3 WP = 22.3%

γ = 17.8kN/m3

Lớp 3: Sét pha, màu xám vàng, trạng thái nủa mềm

Lớp thứ 3 gặp ở lỗ khoan LK2, phân bố dưới lớp 2 Thành phần là sét pha ,màu xám vàng,nâu đỏ, trạng thái nửa cứng

Chiều dày của lớp xác định được ở LK2 là16.8m Cao độ mặt lớp tại LK2 là -19,3m, cao

Trang 8

1 Điều kiện địa chất công trình trong phạm vi khảo sát nhìn chung là khá phức tạp , có nhiều lớp đất phân bố và thay đổi khá phức tạp

2 Lớp đất số 1 là lớp mặt có trạng thái nửa cứng Lớp 2 là lớp đất yếu do chỉ số xuyên tiêu chuẩn và sức chịu tải nhỏ, Lớp 3 có chỉ số SPT tương đối lớn

3 Lớp đất 2 dễ bị lún sụt khi xây dựng trụ cầu tại đây

Đề xuất

1 Với các đặc điểm địa chất công trình tại đây,nên sử dụng phương pháp móng cọc ma sát bằng BTCT cho công trình cầu và lấy lớp đất số 3 làm tầng tựa đầu cọc

2 Nên để cọc ngập sâu vào lớp đất số 3 để tận dụng khả năng chịu lực ma sát của cọc

13

PHẦN II

THIẾT KẾ KĨ THUẬT

Về mùa cạn thì mực nước trên sông tại vị trí xây dựng công trình là tương đối thấp, còn

về mùa mưa thì nước sông có tính chất dòng chảy dâng nhanh Do cần thoát nước tốt trong mùa mưa và đảm bảo cho thông thuyền nên chọn cao độ đỉnh bệ là +2.0m

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 nước giữa MNCN và MNTN là tương đối cao Xét cả điều kiện mỹ quan trên sông, ta chọn các giá trị cao độ như sau:

Cao độ đỉnh trụ chọn như sau: max

: Chiều cao thông thuyền tt H = 2.50 (m)

Suy ra: max(6.20+1; 4.80+2.50) - 0.3 = max(7,2; 7,3) – 0,3 = 7,0(m)

Trang 9

15

1.1.4 Cao độ đáy bệ (CĐĐAB)

Cao độ đáy bệ = CĐĐB - Hb

Với Hb : Chiều dày bệ móng suy ra chọn Hb = 2 (m)

=> Cao độ đáy bệ: CĐĐAB = 0,0 – 2,0 = -2.0( m)

Vậy các thông số thiết kế:

Cọc được chọn là cọc BTCT đúc sẵn, đường kính nhỏ có kích thước 450×450mm Cọc đựơc đóng vào lớp đất số 3 là lớp đất sét pha, màu xám vàng nâu đỏ, ở trạng thái cứng Cao độ mũi cọc là -30m Như vậy cọc đựơc đóng trong lớp đất số 3 có chiều dày là 10.7m

Trang 10

2.1 Trọng lƣợng bản thân trụ

2.1.1 Tính chiều cao thân trụ

Chiều cao thân trụ Htr

Str : Diện tích mặt cắt ngang thân trụ (m2)

18

Trang 11

2.2 Lập các tổ hợp tải trọng thiết kế với MNTN

Các tổ hợp tải trọng đề bài ra như sau:

2.3 Tổ hợp tải trọng theo phương dọc cầu ở TTGHSD

Tải trọng thẳng đứng tiêu chuẩn dọc cầu:

2.4 Tổ hợp tải trọng theo phương dọc cầu ở TTGHCĐ

Tải trọng thẳng đứng tính toán dọc cầu

1.75*1.25*(*)*ttoohtbttrntn NNNVV

= 1.75*4200 + 1.25*(6000 + 24.50*46.02) – 9.81*15.78

Trang 12

Trang 13

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

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

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

21

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:

Trong đó: Qp : Sức kháng mũi cọc (MPa)

qp : Sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa)

Trang 14

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

22

: Hệ số kết dính phụ thuộc vào Su và tỷ số

DDb

và hệ số dính được tra bảng theo tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05

Đồng thời ta cũng tham khảo công thức xác định

Trang 15

Trang 16

là diện tich mũi cọc (mm)

là sức kháng đơn vị mũi cọc (Mpa)

Số lƣợng cọc n đƣợc xác định nhƣ sau:

tt NnP

Trang 17

Tiêu chuẩn 22TCN 272 – 05 quy định:

Khoảng cách tim giữa hai hàng cọc liền nhau ít nhất là 2,5d hay 750 mm lấy giá trị nào lớn hơn ( d là đương kính cọc )

Theo phương dọc cầu: B =4600 (mm)

Theo phương ngang cầu: L = 8200 (mm)

26

4.3 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên đáy bệ

Trang 18

+1.00(C§§B)+4.50(MNCN)+2.00(MNTN) doc tru cauNgang tru cau 1.00(C§§AB)0.00a=170a=17020080605202515045025150800200700460 MNHMNH xyxy NH xy MNH yx ?????? b=125b

Trang 19

5 Kiểm toán theo trạng thái giới hạn cường độ I

5.1 Kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn

5.1.1 Tính nội lực tác dụng lên đầu cọc

Tính theo chương trình FB-Pier

Khai báo các thông số, chạy chương trình, được kết quả như sau:

Result Type Value Load Comb Pile

*** Maximum pile forces ***

Max shear in 2 direction 0.2149E+02 KN 1 0 14

Max shear in 3 direction 0.2825E+01 KN 1 0 25

Max moment about 2 axis 0.6897E+01 KN-M 1 0 18

Max moment about 3 axis -0.4392E+02 KN-M 1 0 14

Max axial force -0.7433E+03 KN 1 0 11

Max torsional force -0.6089E-02 KN-M 1 0 25

28

Max demand/capacity ratio 0.2075E+00 1 0 11

Do đó: Nmax = 743.3 KN, vậy lấy giá trị lớn hơn là Nmax = 743.3 KN để kiểm toán

5.1.2 Kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn

Công thức kiểm toán nội lực đầu cọc như sau :

Trang 20

max743.380.457823.75833.77tt NNkNPkN



thỏa mãn

5.2 Kiểm toán sức kháng dọc trục của nhóm cọc

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

Qg : Sức kháng đỡ dọc trục danh định của nhóm cọc, được xác định như sau :

= 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

Trang 21

Trang 22

bố theo đường 2:1 theo móng tương đương như hình vẽ

Mô hình quy đổi sang móng tương đương

Trang 23

Áp lực nước lỗ rỗng Ứng suất có hiệu

Trang 24

: 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 = 17674.844 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)

Trang 25

Ứng suất có hiệu do trọng lƣợng đất gây ra

Ứng suất có hiệu do tải trọng ngoài

Ứng suất thẳng đứng cuối cùng hữu hiệu

Trang 26

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

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

Trang 27

6.2 Kiểm toán chuyển vị ngang của đỉnh cọc

Sử dụng phần mềm tính toán nền móng FB-PIER ta tính được chuyển vị theo các

phương dọc cầu (X), phương ngang cầu (Y), phương thẳng đứng (Z), tại vị trí đầu mỗi cọc như sau :

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

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

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

Result Type Value Load Comb Pile

*** Maximum pile head displacements ***

Max displacement in axial 0.2075E-02 M 1 0 11

Max displacement in x 0.2893E-03 M 1 0 1

Max displacement in y 0.4911E-05 M 1 0 22

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

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

Mmax(2) mômen trong cọc theo sơ đồ treo cọc



Tính   d = 9(m)

* Tính mô men lớn nhất trong cọc theo sơ đồ cẩu cọc:

Các móc cẩu đặt cách đầu cọc một đoạn :

Trang 28

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

Mtt = max(Mmax(1) ; Mmax(2)) = max(8.9 ; 17) = 17(KN.m)



  d = 10 (m)

* Tính mômen lớn nhất trong cọc theo sơ đồ cẩu cọc:

Các móc cẩu đặt cách đầu cọc một đoạn :

Trang 29

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

Mtt = max(Mmax(1) ; Mmax(2)) = max(10.664 ; 20.85) = 20.85 (KN.m)

Trang 31

Giả thiết tất cả các cốt thép đều chảy dẻo

Trang 32

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

a : Chiều cao vùng nén tương đương

Trang 33

Kiểm tra sự chảy dẻo của cốt thép chịu kéo và chịu nén theo điều kiện :

Trang 34

40 , với chiều dài 100 mm

Đoạn nhô ra khỏi mũi cọc là 50 mm

Trang 35

Cốt thép móc cẩu đƣợc chọn có số hiệu là

#

22 Do cốt thép bố trí trong cọc rất thừa vì vậy ta có thể sử dụng luôn cốt thép móc cẩu làm móc treo khi đó ta không cần 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 2m (đối với cọc 10m)

Khoảng cách từ đầu mỗi đoạn cọc đến mỗi móc neo là 1.9m (đối với cọc 9m)

1

MỤC LỤC

SỐ LIỆU THIẾT KẾ………

PHẦN I

BÁO CÁO KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

1 CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ ĐẶC ĐIỂM CÁC LỚP ĐẤT 3

2 NHẬN XÉT VÀ KIẾN NGHỊ … 4

Trang 36

2 LẬP SỐ LIỆU CÁC TỔ HỢP TẢI TRỌNG THIẾT KẾ 7 2.1 Tính toán thể tích trụ……… 7

2.1.1 Tính chiều cao thân trụ……… 7 2.1.2 Thể tích toàn phần (không kể bệ cọc) 8 2.1.2 Thể tích phần trụ ngập nước (không kể bệ cọc) 8

2.2 Lập các tổ hợp tải trọng thiết kế với MNTN 8

2

2.3 Tổ hợp tải trọng theo phương ngang cầu ở TTGHSD

9

2.4 Tổ hợp tải trọng theo phương ngang cầu ở TTGHCĐ 9

3 XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI DỌC TRỤC CỦA CỌC ĐƠN 10 3.1 Sức kháng nén dọc trục theo vật liệu PR 10 3.2 Sức kháng nén dọc trục theo đất nền QR 11

3.2.1 Sức kháng thân cọc Q s ……… 11 3.2.2 Sức kháng mũi cọc Qp……… 14

3.3 Sức kháng dọc trục của cọc đơn……… 15

4 CHỌN SỐ LƯỢNG CỌC VÀ BỐ TRÍ CỌC TRONG MÓNG

15

4.1 Chọn số lượng cọc n ……… 15 4.2 Bố trí cọc trong móng……… 15 4.2.1 Kích thước bệ cọc sau khi đã bố trí bệ cọc……… 15 4.2.2 Tính thể tích bệ……… 16 4.3 Tổ hợp tải trọng về đáy bệ ………16

4.4 Tổ hợp hợp trọng ở TTGHSD……… 16 4.5 Tổ hợp hợp trọng ở TTGHCĐ……… 16

5 KIỂM TOÁN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ I

17

Trang 37

5.1 Kiểm toán sức kháng dọc trục của cọc đơn 17 5.1.1 Tính nội lực tác dụng lên đầu cọc 17 5.1.2 Kiểm toán sức kháng dọc trục của cọc đơn 17

5.2 Kiểm toán sức kháng dọc trục của nhóm cọc 18

6 KIỂM TOÁN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG 20 6.1 Xác định độ lún ổn định… … ……….20

8 MỐI NỐI THI CÔNG CỌC………… 30

PHẦN III

BẢN VẼ

4

THIẾT KẾ MÔN HỌC

NỀN & MÓNG

Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Bá Đồng

Sinh viên thực hiện : Trần Đăng Khoa

Trang 38

Trang 39

6

PHẦN I

BÁO CÁO KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT

CÔNG TRÌNH

7

8

Các kí hiệu chung trong tính toán

γ (kN/m3) = Trọng lƣợng riêng của đất tự nhiên

9

Lớp 1: Sét màu xám vàng,nâu đỏ, trạng thái nửa cứng

Lớp đất số 1 gặp ở lỗ khoan LK2 Thành phần chính là đất sét màu xám vàng ,nâu đỏ Chiều dày của lớp xác định đƣợc ở LK2 là 2.50m Cao độ mặt lớp tại LK2 là 0.00m, cao độ đáy là 2.5m Chỉ số xuyên tiêu chuẩn (SPT) xác định tại một điểm thí nghiệm giá trị xuyên là N= 26 (búa)

Trong lớp này đã tiến hành lấy và thí nghiệm 01 mẫu đất nguyên trạng , giá trị một số chỉ tiêu cơ lí đƣợc ghi trong bảng tổng hợp

Một số chỉ tiêu khác đƣợc xác định nhƣ sau:

Trang 40

10

γs =27 kN/m3 Wp = 19.1%

γ = 19.3kN/m3

Lớp 2: Sét pha màu xám trạng thái nửa mềm

Lớp đất 2 gặp ở lỗ khoan LK2, phân bố dưới lớp 1 Thành phần là sét pha ,màu xám , trạng thái dẻo mềm

Chiều dày của lớp xác định được ở LK2 là16.8m Cao độ mặt lớp tại LK2 là -2.5m, cao

Tiêu đề	Đồ Án Thiết Kế Môn Học Nền Và Móng
Tác giả	Trần Đăng Khoa
Trường học	Trường Đại Học Xây Dựng
Chuyên ngành	Kết Cấu Xây Dựng
Thể loại	Đồ án
Năm xuất bản	2024
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	117
Dung lượng	1,64 MB