Đồ án Nền và Móng docx

Lập cỏc tổ hợp tải trọng thiết kế với MNTN: Chuyển cỏc lực và momen về tõm đỏy múng ta đươc cỏc lực như sau: Ph = 4000 kN : Lực thẳng đứng ở trạng thỏi giới hạn sử dụng do hoạt tải tỏc

PHẦN I BÁO CÁO KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

● ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU VỰC DÂN CƯ :

Các ký hiệu sử dụng trong tính toán:

+ Lớp 1: Pha màu xám, trạng thái dẻo mềm.

Lớp 1 là lớp sét pha, có màu xám, trạng thái dẻo mềm Chiều dày của lớp xácđịnh được ở BH4 là 2,20m, cao độ mặt lớp là 0,00m, cao độ đáy là -2,20m Chiều

85,3

Lớp đất ở trạng thái dẻo mềm, có độ sệt IL = 0,51, độ rỗng n = 0,448

+ Lớp 2: Là cát hạt nhỏ, màu xám đen, kết cấu rời rạc

lớp đất số 2 gặp ở lỗ khoan BH4, cao độ mặt lớp là -2,20m;cao độ đáy lớp

là -11.20m; độ sâu là 11,20m; chiều dày lớp 2 là 9,00m

+ Lớp 3: Là sét pha màu xám nâu, xám xanh, trạng thái dẻo cứng.

lớp đất số 3 gặp ở lỗ khoan BH4, cao độ mặt lớp là -11,20m; cao độ đáy lớp là –15,50m; độ sâu là 15,50m; chiều dày lớp 3 là 4,30m, độ ẩm W = 20,6%,độ bão hòa Sr = 80,9%, độ sệt IL = 0,47, độ rỗng là n= 40,7.

+Lớp 4: Là cát hạt nhỏ, màu xám, kết cấu chặt vừa.

lớp đất số 4 gặp ở lỗ khoan BH4, cao độ mặt lớp là -15,50m; cao độ đáy lớp là -37,00m; độ sâu 37,00m; chiều dày lớp 4 là 21,50m

● NHẬN XÉT VÀ KIẾN NGHỊ:

*Nhận xét:

- Điều kiện địa chất trong phạm vi khảo sát tương đối phức tạp, các lớp đất phân

bố không đều nhau

- Lớp đất số 1,2 là lớp đất yếu do chỉ số xuyên tiêu chuẩn và sức chịu tải nhỏ,lớp

3 có trị số SPT trung bình, lớp 4 có trị số SPT và sức chịu tải khá cao -Lớp đất số 2 dễ bị lún sụt khi xây dựng trụ cầu tại đây

* Kiến nghị:

- Với điều kiện địa chất ở đây thì khi xây dựng nên dựng nên dùng móng cọc bê tông đường kính nhỏ có D= 450mm cho công trình cầu và lấy lớp đất số 4 làm tầng dựa đầu cọc

- Nên để cọc ngập sâu vào lớp đất số 4 để tận dụng khả năng ma sát của cọc

PHẦN II THIẾT KẾ KĨ THUẬT

♦ LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC CÔNG TRÌNH

1 Kích thước và cao độ của bệ cọc :

Vị trí xây dựng trụ cầu nằm ở xa bờ, sự thay đổi cao độ mưc nước giữa MNCN

và MNTN là bình thường, sông không thông thuyền Xét cả điều kiện mỹ quan trên sông chọn cao độ đỉnh bệ thấp hơn MNTN là 0,5 m Có MNCN = 4,50m ; MNTN = 2,00m

● Cao độ đỉnh trụ: = 5,5 + 3,5 - 0,3 = 8,7 m

● Cao độ đỉnh bệ : 3,6 - 0,5 = 3,1 m

● Cao độ đáy bệ :cao độ đỉnh bệ - bề dày bệ móng = 3,1 - 2 = 1,1 m

2 Kích thước và cao độ của bệ cọc :

● Cao độ mũi cọc : Chọn độ sâu cọc ngàm vào lớp đất thứ 4 là: 14 m

Vậy cao độ mũi cọc là : -29,5 m

● Chiều dài của cọc :

Lc = Cao độ đáy bệ - cao độ mũi cọc = 1,1 - (-29,5) = 30,6 m

● Đường kính cọc : D = 450 mm phải thỏa mãn yêu cầu về độ mảnh

0, 45

c L

m

● Tổng chiều dài đúc cọc, và chia thành các chiều dài các đốt cọc:

- Tổng chiều dài đúc cọc: Lcd= Lc + 1m(ngàm trong bệ) = 30,6 + 1 =31,6 m

(Chiều dài cọc ngàm trong bệ tồi thiểu la 2d=0,9m)

- Cọc được chia thành 3 đốt cọc với tổng chiều dài đúc cọc là: 30m = 10m + 10m + 10m.Các đốt cọc sẽ đươc nối với nhau bằng hàn trong quá trình thi công đóng cọc

♦ LẬP SỐ LIỆU CÁC TỔ HỢP TẢI TRỌNG THIẾT KẾ:

MNTN

MNCN Cao độ đỉnh trụ

2 Lập cỏc tổ hợp tải trọng thiết kế với MNTN:

Chuyển cỏc lực và momen về tõm đỏy múng ta đươc cỏc lực như sau:

Ph = 4000 kN : Lực thẳng đứng ở trạng thỏi giới hạn sử dụng do hoạt tải tỏc dụng tại đỉnh trụ

Pt = 5800 kN : Lực thẳng đứng ở trạng thỏi giới hạn sử dụng do tĩnh tải tỏc dụng tại đỉnh trụ

Hh = 110 kN : Lực ngang ở trạng thỏi giới hạn sử dụng do hoạt tải tỏc dụng theo phương ngang cầu

=1316 kNm : Mụmen ở trạng thỏi giới hạn sử dụng do hoạt tải tỏc dụng theo phương ngang cầu và hoạt tải mụmen

bt = 24,5 kN/m3: Trọng lượng riêng của bê tông.

n = 10 kN/m3 :Trọng lượng riêng của nước

Vtr = 38,89 m3 :Thể tích toàn bộ trụ chưa kể bệ cọc

Vtn = 2,545 m3 :Thể tích trụ ngập nước chưa kể bệ cọc

nh = 1,75 : Hệ số tải trọng do hoạt tải

nt = 1,25 : Hệ số tải trọng do tĩnh tải

a Tổ hợp tải trọng ở trạng thái giới hạn sử dụng theo phương ngang

cầu với MNTN tại đỉnh bệ :

a 1 ) Tải trọng thẳng đứng ở trạng thái giới hạn sử dụng theo phương ngang cầu:

= 1,75.1316 + 1,75.110.(8,7-3,1) = 3381 kN.m.

3 Lập bảng tổ hợp tải trọng:

Từ kết quả tính toán ở trên ta đưa vào bảng 2-1 sau:

Bảng 2-1:T h p t i tr ng thi t k tính v i MNTN,ổ hợp tải trọng thiết kế tính với MNTN,đặt tại cao độ đỉnh bệ ợp tải trọng thiết kế tính với MNTN,đặt tại cao độ đỉnh bệ ải trọng thiết kế tính với MNTN,đặt tại cao độ đỉnh bệ ọng thiết kế tính với MNTN,đặt tại cao độ đỉnh bệ ết kế tính với MNTN,đặt tại cao độ đỉnh bệ ết kế tính với MNTN,đặt tại cao độ đỉnh bệ ới MNTN,đặt tại cao độ đỉnh bệ đặt tại cao độ đỉnh bệ ại cao độ đỉnh bệt t i cao độ đỉnh bệ đỉnh bệnh bệ

♦ XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI DỌC TRỤC CỦA CỌC:

1 Sức chịu tải dọc trục của cọc theo vạt liệu:

Ast : diện tích nguyên của cốt thép (mm2),Ast= 8.510= 4080(mm2).

fy : cường độ giới hạn chảy của cốt thép, fy = 420.105 kN/m2

Qs = qs.As

* Đối với đất dính (tính theo phương pháp α):

qs = α.Su

cong thiết kế về hệ số kết dính cho cọc đóng vào đât sét (theo Tomlinson, 1987)của sử dụng 22TCN272-05

- Nếu Su  25 Kpa    1 0

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

KPa 50

KPa 25 S 5 0

Cường độkháng cắt(kN/m2)

mặt

Tổng masát bề mặt

qs : ma sát đơn vị bề mặt cho cọc đóng (MPa)

Diện tích bề mặt cọc ở lớp 2 :As2 = 4.0,45.9 = 16,2 m2

Diện tích bề mặt cọc ở lớp 4 : As4 = 4.0,45.14,5 = 26,1 m2

L p b ng:ập bảng: ải trọng thiết kế tính với MNTN,đặt tại cao độ đỉnh bệ

(m)

Chỉ sốSPT

Chiềudày(m)

Chu vicọc(m)

Số SPTtrungbình

Ap : diện tich mũi cọc (mm2)

m2)

Sức kháng đơn

vị mũi cọc

Tổng sứckháng mũi cọc

N :số đếm búa SPT đo được (Búa/300mm), lấy số SPT tại mũi cọc.

D : Chiều rộng hay đường kính cọc (mm)

Db : Chiều sâu xuyên trong tầng chịu lực (mm)

không dẻo (MPa)

σ' : Ứng suất Hữu hiệu thẳng đứng (MPa),được tính tương tự như đối với đất dính

+ Số hàng cọc theo phương dọc cầu: n = 4.

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

+ Số hàng cọc theo phương ngang cầu: m = 7

Bố trí khoảng cách tim cac hang cọc theo phương ngang cầu là: b = 1200 mm.Khoảng cách tim tới tim cọc thỏa mãn :2,5750d mm2,5.450 1125 mm



Khoảng cách từ tim cọc ngoài cùng đến mép bệ theo cả hai phương dọc và ngang cầu là : c1=c2=500mm

b Kích thước bệ cọc sau khi bố trí:

3 Chuyển tổ hợp tải trọng về đáy bệ:

3.1 Tải trọng ở trạng thái giới hạn sử dụng theo phương ngang cầu:

-Tải trọng thẳng đứng ở trạng thái giới hạn sử dụng theo phương ngang cầu:

500

500

KNm h

H M

M sd  1sd  1sd. b  1932  110 2 , 5  2207

3.2 Tổ hợp tải trọng tính ở trạng thái gới hạn cường độ:

-Tải trọng thẳng đứng ở trạng thái giới hạn cường độ theo phương ngang cầu:

H M

M cd  1cd  1cd. b 3381  192 , 5 2 , 5  3862 , 25

B ng 2-3: T h p t i trong thi t k tính ải trọng thiết kế tính với MNTN,đặt tại cao độ đỉnh bệ ổ hợp tải trọng thiết kế tính với MNTN,đặt tại cao độ đỉnh bệ ợp tải trọng thiết kế tính với MNTN,đặt tại cao độ đỉnh bệ ải trọng thiết kế tính với MNTN,đặt tại cao độ đỉnh bệ ết kế tính với MNTN,đặt tại cao độ đỉnh bệ ết kế tính với MNTN,đặt tại cao độ đỉnh bệ đết kế tính với MNTN,đặt tại cao độ đỉnh bện MNTN t i cao ại cao độ đỉnh bệ độ đỉnh bệ đ áy b :ệ

♦ KIỂM TOÁN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ I:

1.Kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn:

Qg1, Qg2 : Sức kháng đỡ dọc trục danh định của nhóm cọc trong đất dính,đất rời.

η : hệ số hữu hiệu lấy như sau:

Nếu như bệ cọc không tiếp xúc chặt chẽ với đất, và nếu đất trên bề mặt là nền mềm yếu khả năng chịu tải riêng từng cọc phải được nhân với hệ số hữu hiệu η,được lấy như sau:

+ η = 0,65 với khoảng cách tim đến tim bằng 2,5 lần đường kính

+ η = 1,0 với khoảng cách tim đến tim bằng 6 lần đường kính

Z :Chiều sâu của nhóm cọc.

Nc : Là hệ số phụ thuộc tỉ số Z/X

u

Trong đó : η :hệ số hữu hiệu lấy = 1.

● Sức kháng thân cọc của cọc đơn lớp 2, lớp 4 là :

bằng với tải trọng tác dụng tại đỉnh của nhóm cọc được chia bởi diện tích móng

tương đương và không bao gồm trọng lượng của các cọc hoặc của đất giữa câc cọc(MPa).

S : diện tích móng tương đương

B : chiều rộng hay chiều nhỏ nhất của nhóm cọc (mm).B = 4050 mm

Db : Độ sâu chôn cọc trong lớp đất chịu lực

I : hệ số ảnh hưởng của chiều sâu chôn hữu hiệu của nhóm,

9666,67

1 0,125 0,7

4050

Ncorr : giá trị trung bình đại diện đã hiệu chỉnh cho số đếm SPT của tầng phủ trên

độ sâu B phía dưới đế móng tương đương (Búa/300mm)

N : số nhát búa chưa hiệu chỉnh (Búa/300mm)

'

v

▪ Tính q:

Kích thước của móng tương đương :

+ Chiều rộng móng tương đương chính bằng khoảng các 2 tim cọc xa nhất theo chiều ngang cầu + đường kính cọc:

- Xác định N: N được lấy bằng giá trị trung bình của số đếm SPT của lớp đất được giới hạn từ đáy móng tương đương tới độ sâu một khoảng B = 4,05 m.

Ta có :

Cao độ đỉnh lớp tính lún là : -19,3 – D’ = -19,3 – 9,667 = -28,667 m

Cao độ đáy lớp tính lún là : -28,667 – B = -28,667 – 4,05 = -32,717 m

Nội suy ta đươc N = 21 (Búa/300mm)

92 1 log 77

.

0

10

mm Búa

4050

8 0 390 , 0 30

1

' 0

n

i i

 

h

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 dụnggây 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 = 12094,71kN

Zi : Khoảng cách từ vị trí 2Db/3 đến trọng tâm lớp đất cần tính

Từ các tính toán ở trên ta có :

 g

B   3 1.2 0, 45 4,05 m  

 g

Độ sâu đặt móng tương đương là : Htđ = 15,5 + 9,67 = 25,17 m.

Ta có ứng suất có hiệu tại giữa lớp đất do tải trọng ngoài gây ra là:

Với áp lực tiến cố kết 'p p 189(kN m/ 2) (đầu bài cho)

Ta thấy  0'  'p=> đất quá cố kết ban đầu, công thức xác định độ lún là :

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

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

Ccr : chỉ số nén ép lại, được xác định từ thí nghiệm

Cc : chỉ số nén ép, được xác định từ thí nghiệm

'

p

đất đang xét (MPa)(còn gọi là áp lực tiền cố kết)

đang xét (MPa), 'f   0'    ', với Δσ’ là thành phần ứng suất có hiệu do tải trọngngoài gây ra

Chỉ số nén

Áp lực tiền cố kết

Hệ số rỗng ban đầu

Ứng suất

có hiệu do trọng lượng đất gây ra

Ứng suất

có hiệu do tải trọng ngoài gây ra

Ứng suất thẳng đứng cuối cùng hữu hiệu

Độ lún cố kết của lớp thứ i

Hc

(1)

Cc (2)

Cr (3)

σp’

(4)

e0 (5)

Vậy độ lún của móng đối với đất dính là : 0,36m

2.Kiểm toán chuyển vị ngang của đỉnh cọc:

Điều kiệm u = 30,26mm < 38 mm

Vậy thỏa mãn

Trong đó u:là chuyển vị ngang của đỉnh cọc lấy từ kết quả tính nội lực cọc

♦ CƯỜNG ĐỘ CỐT THÉP CHO BỆ CỌC VÀ BỆ CỌC TÍNH MỐI NỐI THICÔNG CỌC :

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 :

Mmax(2) : Mô men trong cọc theo sơ đồ treo cọc.

a.1)Tính mô men lớn nhất trong cọc theo sơ đồ cẩu cọc

Các móc cẩu 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 :

a.2) Tính mô men lớn nhất trong cọc theo sơ đồ treo cọc

Móc được đặt cách đầu cọc một đoạn

2,04

12.4

10,3210,32

b)Tính lượng cốt thép cần thiết: ( Theo môn học Kết cấu bê tông).

As1.fy As2.fy

0,85f'c A's.f'y

- Tính toán mặt cắt bê tông cốt thép chịu uốn khi cẩu hoặc treo, chỉ tính toán cốt thép chịu kéo, các cốt thép bố trí còn lại coi như cốt thép cấu tạo do đó tính như đối với mặt cắt chữ nhật đặt cốt thép đơn ( ở đây cạnh mặt cắt hình vuông cạnh d =450mm)

0,9

tt n

M



φ : Hệ số sức kháng quy ước ( với cấu kiện chịu uốn φ = 0,9)

-Chiều cao chịu nén tương đối của tiết diện cọc :

'

' 1

c s

fy : giới hạn chảy quy định của cốt thép = 420 MPa

dày lớp bảo vệ là 65mm (khoảng cách từ tim cốt thép tới mép bê tông)

-Chiều cao khối ứng suất thực tế sau khi bố trí cốt thép :

Vậy mặt cắt dọc được bố trí như hình vẽ là đủ khả năng chịu lực.

2.Bố trí cốt thép đai cho cọc:

Do cọc chủ yếu chịu nén,chịu cắt nhỏ nên không cần duyệt về cường độ của cốt thép đai.Vì vậy cốt thép đai được bố trí theo yêu cầu về cấu tạo

Sử dụng cốt đai thường , chọn cốt thép đai có đường kính Φ8

Ở vị trí đầu mỗi cọc ta bố trí với bước cốt đai là 50 mm trên một chiều dài là :