thuyết minh nền và móng

Theo tài liệu khảo sát địa chất công trình, phạm vi nghiên cứu và qui mô côngtrình dự kiến xây dựng, em xin có một số nhận xét và kiến nghị sau:+ Với các đặc điểm địa chất công trình tại

MỤC LỤC :

CHƯƠNG I 1

BÁO CÁO KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 4

I Cấu Trúc Địa Chất Và Đặc Điểm Các Lớp Đất 4

II Nhận Xét Và Kiến Nghị 9

CHƯƠNG II 11

THIẾT KẾ KỸ THUẬT 11

I LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC CÔNG TRÌNH 13

1.1 Lựa chọn kích thước và cao độ bệ cọc 13

a Cao độ đỉnh trụ (CĐĐT) 13

b Cao độ đỉnh bệ (CĐĐB) 13

c Cao độ đáy bệ (CĐĐaB) 13

1.2 Chọn kích thước cọc và cao độ mũi cọc 14

II LẬP CÁC TỔ HỢP TẢI TRỌNG THIẾT KẾ 15

2.1 Trọng lượng bản thân trụ 15

a Tính chiều cao thân trụ 15

b Thể tích toàn phần (không kể bệ cọc) 15

c Thể tích phần trụ ngập nước (không kể bệ cọc) 15

2.2 Lập các tổ hợp tải trọng thiết kế với MNTN 16

a Tổ hợp tải trọng theo phương dọc cầu ở TTGHSD 17

b Tổ hợp tải trọng theo phương dọc cầu ở TTGHCĐ 18

III XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI DỌC TRỤC CỦA CỌC 20

3.1 Sức kháng nén dọc trục theo vật liệu PR 20

a Chọn vật liệu: 20

b Bố trí cốt thép trong cọc : 20

c Sức kháng nén dọc trục theo vật liệu: PR 20

3.2 Sức kháng nén dọc trục theo đất nền QR 21

a Sức kháng thân cọc Qs 21

b Sức kháng mũi cọc Qp 24

IV XÁC ĐỊNH SỐ LƯỢNG CỌC VÀ BỐ TRÍ CỌC 24

4.1 Số lượng cọc được xác định như sau: 24

4.2 Bố trí cọc trong móng 25

a Bố trí cọc trên mặt bằng 25

b Tính thể tích bệ 26

4.3 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên đáy bệ 26

a Trạng thái giới hạn sử dụng 26

b Trạng thái giới hạn cường độ 26

V KIỂM TOÁN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ I 27

5.1 Kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn 27

a Tính nội lực tác dụng lên đầu cọc 27

b Kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn 29

5.2 Kiểm toán sức kháng dọc trục của nhóm cọc 30

5.3 Kiểm toán theo trạng thái giới hạn sử dụng 32

a Xác định độ lún ổn định 32

5.4 Kiểm toán chuyển vị ngang của đỉnh cọc 36

VI Cường độ cốt thép cho cọc và bệ cọc 36

6.1 Tính và bố trí cốt thép dọc cho cọc 36

a Tính mômen cho đốt cọc có chiều dài Ld = 10 m 37

b Tính mô men lớn nhất trong cọc theo sơ đồ cẩu cọc 37

c Tính mô men lớn nhất trong cọc theo sơ đồ treo cọc 37

d Tính mômen cho đốt cọc có chiều dài Ld = 11 m 38

e Bố trí cốt thép đai cho cọc 39

f Chi tiết cốt thép cứng mũi cọc 40

g Lưới cốt thép đầu cọc 40

h Cốt thép móc cẩu 40

6.2 Tính mối nối thi công cọc 40

CHƯƠNG III BẢN VẼ 39

I Bản vẽ bố trí chung công trình 40

II Bản vẽ cốt thép cho cọc 40

III Bản vẽ mối nối cọc 40

IV Bản vẽ cốt thép bệ 41

MỤC LỤC BẢNG: Bảng 1- có các chỉ tiêu vật lý lớp 1 4

Bảng 2- có các chỉ tiêu vật lý lớp 2 5

Bảng 3- có các chỉ tiêu vật lý lớp 3 7

Bảng 4- Các tổ hợp tải trọng thiết kế với MNTN 16

Bảng 5- Tổ hợp tải trọng thiết kế tính với MNTN tại đỉnh bệ 18

Bảng 6- Bảng tính toán sức kháng thân cọc 22

Bảng 7- Tổng hợp sức kháng thân cọc 23

Bảng 8- Bảng tổng hợp tác dụng lên đáy bệ 26

Bảng 9- Nội lực tác dụng lên đầu cọc 28

Bảng 10- Bảng tính độ nún 35

MỤC LỤC HÌNH: Hình 1- bố trí chung công trình 13

Hình 2- Cấu tạo và kích thước trụ 14

Hình 3- Tính thể tích toàn phần trụ( không kể bệ cọc) 15

Hình 4- Mặt cắt ngang cọc 45x45cm 20

Hình 5- 20

Hình 7- Bố trí mặt bằng cọc trong móng 25

Hình 9- Bố trí cọc 31

Hình 10- Sơ đồ nún 33

Hình 11- Biểu đồ momen dưới tác dụng của trọng lượng bản thân 37

Hình 12- Biểu đồ momen dưới tác dụng của trọng lượng bản thân 38

Hình 13- Biểu đồ momen dưới tác dụng của trọng lượng bản thân 38

Hình 14- Biểu đồ momen dưới tác dụng của trọng lượng bản thân 39

Hình 15- Mặt cắt bố trí cốt thép dọc cọc 450x450 cm 39

CHƯƠNG 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 như sau:

Lớp 1: chiều dày 5.3m; cao độ của mặt lớp là 0, cao độ đáy lớp là -5.3

   

Lớp 3 :là đất sét pha trạng thái nửa cứng

II Nhận Xét Và Kiến Nghị

Theo tài liệu khảo sát địa chất công trình, phạm vi nghiên cứu và qui mô côngtrình dự kiến xây dựng, em xin có một số nhận xét và kiến nghị sau:

+ Với các đặc điểm địa chất công trình tại đây, nên sử dụng giải pháp móng cọc

ma sát bằng BTCT cho công trình cầu và lấy lớp đất số 3 làm tầng tựa cọc

+ Nên để cho cọc ngập sâu vào lớp đất số 3 để tận dụng khả năng chịu ma sátcủa cọc

CHƯƠNG II THIẾT KẾ KỸ THUẬT

BỐ TRÍ CHUNG CÔNG TRÌNH

Hình 11- bố trí chung công trình

I LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC CÔNG TRÌNH

1.1 Lựa chọn kích thước và cao độ bệ cọc

a Cao độ đỉnh trụ (CĐĐT)

Vị trí xây dựng trụ cầu ở xa bờ và phải đảm bảo thông thuyền và sự thay đổimực nước giữa MNCN và MNTN là tương đối cao Xét cả điều kiện mỹ quan trênsông, ta chọn các giá trị cao độ như sau:

Cao độ đỉnh trụ chọn như sau: max MNCN 1m 0,3 m

+5,4(MNCN) +6,1(C§§T)

Cao độ đỉnh trụ : CĐĐT = + 6,1m

Cao độ đỉnh bệ : CĐĐB = + 1,0m

Cao độ đáy bệ là : CĐĐAB = -1,0m

Bề dầy bệ móng : Hb = 2 m

1.2 Chọn kích thước cọc và cao độ mũi cọc

Theo trình là cầu có tải trọng truyền tính chất của công xuống móng là lớn, địachất có lớp đất chịu lực nằm cách mặt đất 21 và không phải là tầng đá gốc, nên chọngiải pháp móng là móng cọc ma sát BTCT

Chọn cọc bê tông cốt thép đúc sẵn, cọc có kích thước là 0.45x0.45m; được đóngvào lớp số 3 là lớp cát hạt nhỏ, kết cấu chặt vừa Cao độ mũi cọc là -32.00m Như vậycọc được đóng vào trong lớp đất số 3 có chiều dày là 11.3m

Chiều dài của cọc (Lc) được xác định như sau:

Kiểm tra độ mảnh của cọc: 31 68,89 70

0, 45

c

L D

=> Thoả mãn yêu cầu về độ mảnh

Tổng chiều dài đúc cọc sẽ là: L = Lc + 1m = 31,00 + 1m = 32,00m Cọc được tổhợp từ 3 đốt cọc với tổng chiều dài đúc cọc là: 32m = 11m +11m + 10m Như vậy 2đốt thân cọc có chiều dài là 11m và mũi cọc chiều dài là 10m Các đốt cọc sẽ được nốivới nhau bằng hàn trong quá trình thi công đóng cọc

2.1 Trọng lượng bản thân trụ

a Tính chiều cao thân trụ

Chiều cao thân trụ Htr:

Htr = CĐĐT - CĐĐB - CDMT

Htr = 6,1-1-1,4=3,7m

Trong đó:

Cao độ đỉnh trụ : CĐĐT = + 6,1mCao độ đỉnh bệ : CĐĐB = + 1,0mChiều dày mũ trụ : CDMT = 0,8+0,6 = 1,4m

b Thể tích toàn phần (không kể bệ cọc)

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 như sau:

Bảng 4- Các tổ hợp tải trọng thiết kế với MNTN

o t

N - Tĩnh tải thẳng đứng kN 5500

o h

N - Hoạt tải thẳng đứng kN 3800

o h

H - Hoạt tải nằm ngang kN 120 o

Hệ số tải trọng: Hoạt tải : 1,75

Tĩnh tải : 1,25

bt = 24,50 kN/m3 : Trọng lượng thể tích của bê tông

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

a Tổ hợp tải trọng theo phương dọc cầu ở TTGHSD

Tải trọng thẳng đứng tiêu chuẩn dọc cầu:

1SD o ( o )

h t bt tr n tn

= 3800 + (5500 + 24,50.36,34) – 9,81.4,07 = 10150,4 kNTải trọng ngang tiêu chuẩn dọc cầu:

SD 1

H = Ho = 120 kNMômen tiêu chuẩn dọc cầu:

b Tổ hợp tải trọng theo phương dọc cầu ở TTGHCĐ

Tải trọng thẳng đứng tính toán dọc cầu

Tải trọng ngang tính toán dọc cầu:

§ C 1

TỔ HỢP TẢI TRỌNG THIẾT KẾ TẠI ĐỈNH BỆ

Bảng 5- Tổ hợp tải trọng thiết kế tính với MNTN tại đỉnh bệ

Thép ASTM A615, có fy = 420 MPa

b 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

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

fy : 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= 8x380=3040mm2Vậy: PR = 0,75.0,8.(0,85.28.(202500 – 3040) + 420.3040)

= 3614368,8 N 3614,37 kN

3.2 Sức kháng nén dọc trục theo đất nền QR

Sức kháng nén dọc trục theo đất nền: Qr qp.Q pqs.Q s

Với: Q s q A s s; Q p q A p pTrong đó: Qp : Sức kháng mũi cọc (MPa)

qp : Sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa)

Qs : Sức kháng thân cọc (MPa)

qs : Sức kháng đơn vị thân cọc (MPa)

Ap : Diện tích mũi cọc (mm2)

As : Diện tích bề mặt thân cọc (mm2)

qp : Hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc

qs : Hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc

0,7

qs v

   trong đất sét với  v 0,8 ta có:  qs 0,56 Sức kháng thân cọc Qs

Do thân cọc ngàm trong 3 lớp đất, có cả lớp đất chảy và lớp đất nửa cứng, nên

ta tính Qs theo hai phương pháp:

Đối với lớp đất cát: Tính theo phương pháp SPT Đối với lớp đất sét: Tính theo phương pháp a

Nếu Su  25 Kpa  a 1,0Nếu 25 Kpa < Su < 75 Kpa 1 0,5 25

Chuvi(m)

Cường độ kháng cắt

Su(N/mm2)

Hệ số

a

qS(N/mm2)

Qs(N)

Sức kháng dọc trục của cọc đơn được xác đinh như sau:

Tiêu chuẩn 22TCN 272 – 05 quy định:

 Khoảng cách từ mặt bên của bất kì cọc nào tới mép gần nhất của móng phải lớn hơn 225mm

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

Với n = 40 cọc được bố trí theo dạng lưới ô vuông trên mặt bằng và được bố trí thẳngđứng trên mặt đứng, với các thông số :

0 Số hàng cọc theo phương dọc cầu là 5 Khoảng cách tìm các hàng cọc theo phương dọc cầu là 1200 mm

1 Số hàng cọc theo phương ngang cầu là 8 Khoảng cách tim các hàng cọc theo phương ngang cầu là 1200 mm

2 Khoảng cách từ tim cọc ngoài cùng đến mép bệ theo cả hai phương dọc cầu và ngang cầu là 500 mm

b

= 14577.54 + (1.25x24.5 - 9.81).109= 16846,38 kNTải trọng ngang:

§ C

5.1 Kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn

a Tính nội lực tác dụng lên đầu cọc

Bảng 9- Nội lực tác dụng lên đầu cọc

b 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 = 478,7799kN

N : Trọng lượng bản thân cọc

Ta có: N = 0,45 0,45 32 ( 24,5-9,81)= 95,19 KN

Kiểm toán: Nmax + N = 478,7799 + 95,19 = 573,9699 kN  Ptt = 1010,15kN => Đạt

5.2 Kiểm toán sức kháng dọc trục của nhóm cọc

Công thức kiểm toán sức kháng dọc trục của nhóm cọc : Vc QR gQg

 = 0,65 với khoảng cách tim đến tim bằng 2.5 lần đường kính

 = 1,00 với khoảng cách tim đến tim bằng 6 lần đường kính

Mà khoảng cách tim đến tim bằng 1200 2,67

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

Su : Cường độ chịu cắt không thoát nước tại đáy móng(Mpa) Su = 0.0489 Mpa

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

Db = 29900mm Móng tương đương nằm trong lớp đất 3và cách đỉnh lớp một khoảng2

3Db = 19933mm = 19,93 m

Cao độ móng tương đương là : -22,03

Ta đi tính lún cho các lớp đất từ đáy móng tương đương trở xuống

Xác định chiều dày các lớp đất tính lún

Chuyển tải trọng về giữa các lớp đất

Xác định ứng suất có hiệu từ mặt đất đến trọng tâm các lớp đất tính lún

 

'

1 16,37 9,81 3, 2 (19,17 9,81) 15.4 (19,9 9,81) 5,985 225,5(kN)

Xác định sự gia tăng ứng suất do tải trọng ở TTGHSD 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 :

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)

f c

Trong đó: H c : Chiều cao của lớp đất chịu nén

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

C cr: Chỉ số nén ép lại

C c : Chỉ số nén ép

r

C :Chỉ số nén lại '

 : Ứng suất hữu hiệu thẳng đứng không bao gồm ứng suất tang them

do tải trọng của móng tại điểm giữa lớp đất đang xét

Chỉ số nén lại

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 (m)

Tính mô men theo sơ đồ cẩu cọc và treo cọc

 Mômen 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

a 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 :

Hình 23- Biểu đồ momen dưới tác dụng của trọng lượng bản thân

Ta có mặt cắt có giá trị mô men lớn nhất là : Mmax(21)= 10,66 kN.m

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

Móc được đặt cách đầu cọc một đoạn

Hình 24- Biểu đồ momen dưới tác dụng của trọng lượng bản thân

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

Mmax(22)= 21,44 kN.m

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

Mtt = max(Mmax(11) ; Mmax(12);Mmax(21) ; Mmax(22) ) = max(12,9 ; 25,94; 10,66; 21,44) =25,94 KN.m

b Tính mômen cho đốt cọc có chiều dài L d = 11 m

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

Các móc cẩu đặt cách đầu cọc một đoạn :

Hình 25- Biểu đồ momen dưới tác dụng của trọng lượng bản thân

Ta có mặt cắt có giá trị mô men lớn nhất là : Mmax(11)= 12,9KN.m

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

Móc được đặt cách đầu cọc một đoạn

b = 0,294Lc = 0,294 11= 3,234 (m)

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

25.94

24.42 b

Hình 26- Biểu đồ momen dưới tác dụng của trọng lượng bản thân

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

Mmax(12)= 25,94 KN.m

Tính và bố trí cốt thép dọc cho cọc

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:

 Đầu mỗi cọc ta bố trớ với bước cốt đai là 50mm trên một chiều dài là: 1350 mm.

 Tiếp theo ta bố trớ với bước cốt thép đai là 100mm trên một chiều dài là:1200mm

 Đoạn cũn lại của mỗi đoạn cọc (phần giữa đoạn cọc) bố trớ với bước cốt đailà: 150mm

d Chi tiết cốt thộp cứng mũi cọc

Cốt thộp mũi cọc có đường kớnh  40, với chiều dài 100 mm

Đoạn nhụ ra khỏi mũi cọc là: 50 mm

e Lưới cốt thép đầu cọc

Đầu cọc được bọc bằng một vành đai thép bằng thộp bản cú chiều dày 10mmnhằm mục đích bảo vệ bê tông đầu cọc khụng bị hỏng khi đóng cọc và ngoài ra cũn cútỏc dụng để hàn nối các đốt cọc trong khi thi cụng với nhau

f Cốt thộp múc cẩu

Cốt thộp múc cẩu được chọn có đường kớnh  22 Do cốt thộp bố trớ trong cọcrất thừa vỡ vậy ta cú thể sử dụng luụn cốt thộp múc cẩu làm móc treo khi đó ta khôngcần phải làm múc thứ 3 tạo điều kiện thuận lợi cho việc thi công và để cọc trong bóiKhoảng cỏch từ đầu mỗi đoạn cọc đến mỗi múc neo là a = 2 (m) = 2000 (mm)

 Tớnh mối nối thi cụng 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 cú mối nối

Để nối các đốt cọc lại với nhau ta sử dụng 4 thộp gúc L-10010012 tỏp vào 4gúc của cọc rồi sử dụng đường hàn để liờn kết hai đầu cọc Ngoài ra để tăng thêm antoàn cho mối nối ta sử dụng thờm 4 thộp bản 500x100x10mm được tỏp vào khoảnggiữa hai thộp gúc để tăng chiều dài hàn nối.