đồ án nền móng xây dựng công trình

đồ án nền móng bản chuẩn cho công trình xây dựng trường dh công nghệ gtvt dành cho các ban khối ngành xây dựng nói chung và xây dựng công trình giao thông nói riêng các phần như : chọn móng cọc, loại móng cọc,công thức tính toán và kiểm toán sức kháng của cọc,bố trí cốt thép trong cọc

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CNGTVT KHOA CÔNG TRÌNH

BỘ MÔN : ĐỊA KĨ THUẬT

-ĐỒ ÁN MÔN HỌC NỀN VÀ MÓNG

* *

*

GVHD: NGUYỄN THỊ BÍCH HẠNH Sinh viên: ĐẶNG VĂN NAM

Lớp: 64DCCA01

Mã đề :8.10- IC T20

Hà Nội - 2016

2

ĐỒ ÁN MÔN HỌC NỀN VÀ MÓNG

Số liệu thiết kế:

Tải trọng tác dụng 1

Điều kiện thuỷ văn, Lnhịp:8.10

Điều kiện địa chất: IC-T20

Sinh viên: ĐẶNG VĂN NAMLớp: 64DCCA01

Giáo viên hướng dẫn

B.3.Điều kiện địa chất

+ Số liệu địa chất là lỗ khoan IC-T20

C.Yêu cầu

C.1.Phần thuyết minh

+ Tính toán thông số đầu vào, lựa chọn phương án móng

+ Kiểm toán bệ móng, kiểm toán TTGHSD và TTGHCĐ móng

C.2.Phần bản vẽ

+Bố trí chung móng,cấu tạo móng

+ Cấu tạo chi tiết cọc, mối nối cọc, cốt thép cọc, đài cọc

Giáo viên hướng dẫn NGUYỄN THỊ BÍCH HẠNH

4

PHẦN 1: BÁO CÁO ĐỊA CHẤT, THỦY VĂN CÔNG TRÌNH

1.1.Đặc điểm địa chất, thủy văn khu vực xây dựng công trình

1.1.1.Mô tả cấu tạo địa chất

Lớp thứ nhất :

Lớp 2a là lớp sét gầy pha cát,màu xám nâu,xám xanh,cứng đến vừacứng,s(CL).Chiều dày của lớp là 13.7m, cao độ mặt lớp là 0.4m,cao độ đáy lớp 1 là-13.30mm, độ sâu đáy lớp là 14,70mvà có các chỉ tiêu vật lý sau:

.100%

1

e n e

Lớp thứ hai :

Lớp 3 là cát sét, cát bụi, màu xám vàng, xám trắng, trạng thái chặt vừa chặt, bãohòa nước, (SC), (SM) Chiều dày của lớp là 26.40m, cao độ đáy lớp là -39.70m, độsâu đáy lớp là 41.10mvà có các chỉ tiêu vật lý sau:

vật lý sau:

Lớp thứ tư :

Lớp 3 là cát sét,cát bụi, màu xámvàng, xám trắng,trạng thái chặt vừachặt, bão hòa nước,(SC), (SM) Chiềudày của lớp là 6.50m,cao độ đáy lớp là-49.80m, độ sâu đáylớp là 51.20mvà cócác chỉ tiêu vật lý sau:

xanh,cứng vừa

Tên đất Sét gầy màu xám nâu,cứng

Lớp thứ sáu :

Lớp 3 là cát sét, cát bụi, màu xám vàng, xám trắng, trạng thái chặt vừa chặt, bãohòa nước, (SC), (SM) Chiều dày của lớp là 20.20m, cao độ đáy lớp là -73.60m, độsâu đáy lớp là 75.00mvà có các chỉ tiêu vật lý sau:

1.2.Nhận xét và đề xuất phương án móng

Theo tài liệu khảo sát địa chất công trình, phạm vi nghiên cứu và qui mô công trình

dự kiến xây dựng, ta có một số nhận xét và kiến nghị sau :

PHẦN 2: THIẾT KẾ KỸ THUẬT 2.1.Bố trí chung công trình:

Cát sét, cát b?i màu xám vàng xám tr?ng, ch?t v?a d?n ch?t, bão hòa nu?c, (SC),(SM)

6.2m - CÐÐT

4,5m-MNCN

1.5m- MCTT 1.0m - MNTN 0.0m - MÐTN

-3m - CÐÐiB

-5m - CÐÐaB

N My Hx

N Mx Hy

-36m - CÐMC

6.2m - CÐÐT

4,5m-MNCN

1.5m- MCTT 1.0m - MNTN 0.0m - MÐTN

-3m - CÐÐiB

-5m - CÐÐaB

N My Hx

N Mx Hy

2.2.Lựa chọn kích thước công trình

2.2.1.Kích thước và cao độ của bệ cọc

 Cao độ đỉnh trụ (CĐĐT):

Cao độ đỉnh trụ chọn như sau: CĐĐT=EL8= Max

m H

MNTT

m MNCN

tt

3.0

Trong đó:

MNCN: Mực nước cao nhất, MNCN= 4.7m

MNTT: Mực nước thông thuyền, MNTT= 3.2m

Htt: Chiều cao thông thuyền, Htt= 2.5m

2.2.3.Kích thước cọc và cao độ mũi cọc

Theo tính chất của công trình là cầu có tải trọng truyền xuống móng là lớn, địa chấtgồm các lớp :

+lớp 2a : sét pha gầy,màu xám nâu,xám xanh,cứng đến nửa cứng s(CL)

+lớp 3 : cát sét,cát bụi.màu xám vàng,xám trắng,thái chặt đến vừa chặt,bão hòa nước,(SC),(SM)

Lớp đất gần cuối là lớp : cát sét,cát bụi.màu xám vàng,xám trắng,thái chặt đến vừachặt,bão hòa nước,(SC),(SM) có chiều dày lớn 26.4m không phải là tầng đá gốc nên giảipháp móng được chọn là móng cọc ma sát đúc sẵn bằng BTCT với CĐMC đặt ở lớp này.Chọn CĐMC=-32m

Xác định chiều dài cọc

=> Thoả mãn yêu cầu về độ mảnh.

Cọc được ngàm vào bệ 0.5m nên tổng chiều dài đúc cọc là

Vtr = V1 + V2 + V3

V1=1,7×8×0,8 = 10.88 (m

3)

V2=

3(5 8) 0.6

Noh - Hoạt tải thẳng đứng KN 1149

Hoh - Hoạt tải nằm ngang KN 287

Moh - Hoạt tải momen KN.m 718

Hệ số tải trọng: Hoạt tải : nh = 1,75

Tĩnh tải : nt = 1,25

γbt= 25 kN/m3 : Trọng lượng riêng của bê tông

γn = 9,81 kN/m 3: Trọng lượng riêng của nước

 Tổ hợp tải trọng theo phương dọc cầu ở TTGHSD tại đỉnh bệ:

Tải trọng thẳng đứng tiêu chuẩn dọc cầu:

=1

o h

H

= 287kNMômen tiêu chuẩn dọc cầu:

 Tổ hợp tải trọng theo phương dọc cầu ở TTGHCĐ tại đỉnh bệ:

*Tải trọng thẳng đứng tính toán dọc cầu

1

CD

N

=1,75x1149 + 1,25x9405 + 1,5x624 + 1,25x1220,765=16228,956(kN) +

h

γ

=1,75 ;

DC t

γ

=1,25 ;

W

D t

γ

=1,5 ;

Qtr t

= 1.75×

o h

1.75 718 1.75 287 (5.4 ( 3))× + × × − −

= 5475.4(kN *Bảng tổ hợp tải trọng tại đỉnh bệ thep phương dọc cầu:

16

Tải trọng Đơn vị TTGHCDN

Cọc bê tông cốt thép, tiết diện của cọc hình vuông: 0,45m x 0,45m

Bê tông có = 30MPa

f

y

f

MẶT CẮT NGANG CỌC BTCT

c Sức kháng nén dọc trục theo vật liệu: P R

Dùng cốt đai thường, ta có: P R = ϕ xP n = ϕ x0,8x{0,85x x(A g - A st ) + f y xA st }

Trong đó:

ϕ : Hệ số sức kháng của bê tông, ϕ = 0,75

: Cường độ nén quy định của bê tông ở tuổi 28 ngày ,

'

c f

=30(Mpa)

: Giới hạn chảy tối thiểu quy định của thanh cốt thép

y f

=420 (MPa).

A g : Diện tích mặt cắt nguyên của cọc, A g = 450x450 = 202500mm 2

A st : Diện tích cốt thép, A st = 8x380=3040mm 2 Vậy: P R = 0,75x0,8x{0,85x30x(202500 – 3040) + 420x3040}

= 3817818 N 3817,818

3.2 Sức kháng nén dọc trục theo đất nền Q

18

' c

f

' c

f

y

f

≈

CÐSXoi CÐÐiBCÐÐaB

Trong đó: Q p : Sức kháng mũi cọc (MPa)

q p : Sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa)

Q s : Sức kháng thân cọc (MPa)

q s : Sức kháng đơn vị thân cọc (MPa)

A p : Diện tích mũi cọc (mm 2 )

A s : Diện tích bề mặt thân cọc (mm 2 )

: Hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc

: Hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc

v =

λ φ =qs 0,56

8.0

v =λ

α : Hệ số kết dính phụ thuộc vào S u và tỷ số và hệ số kết dính được tra bảng

theo tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 Đồng thời ta cũng tham khảo công thức xác định của API như sau :

A

=4x450x18700=33,66x

610 mm 2

=5.044

2/

Vậy Sức kháng nén dọc trục theo đất nền:

=734,48+367.71= 1102.19 kN Sức kháng dọc trục của cọc đơn P tt

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 = 24 cọc được bố trí theo dạng lưới ô vuông trên mặt bằng và được bố trí thẳng đứng trên mặt đứng, với các thông số :

• Số hàng cọc theo phương dọc cầu là 4 Khoảng cách tìm các hàng cọc theo phương dọc cầu là

γ =1)

SD 1

SD

2 HH

b

SD 1

SD 1

SD

4.3.2 Trạng thái giới hạn cường độ

V 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

+TH các cọc được bố trí thẳng đứng

Nội lực các cọc tính theo công thức:

2 1

i i

§ C

H

b

§ C 1

§ C 1

§ C

N:tổng tải trọng thẳng đứng ở TTGHCĐ tại tâm đáy bệ N=17808.716kN

Vậy, N max = 892.959 kN, Chọn giá trị lớn nhất để kiểm toán N max = 892.959 kN.

5.1.2 Kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn

Công thức kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn: N max + ∆ N P tt

Trong đó:

P tt : Sức kháng tính toán chịu nén của cọc đơn

N max : Nội lực tác dụng lớn nhất lên một cọc, N max = 892.959 kN.

Kiểm toán: Nmax + ∆ N = 892.959 + 83,05 = 976.009 kN P tt = 1087,75 kN => Đạt

5.2 Kiểm toán sức kháng dọc trục của nhóm cọc

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

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 được nhân với hệ số hữu hiệu, lấy như sau :

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

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

≤

≤

g g R

Mà khoảng cách tim đến tim bằng

Như đã xác định ở trên, sức kháng thân cọc danh định Q s (lớp 2a)=448.2 kN

Vậy, tổng sức kháng tính toán dọc trục của nhóm cọc trong đất sét:

=> Q 2 =12421728 N =12421,728 kN

28

( 2 X + 2 Y ) Z Su + XYNCSu

Đối với đất rời

+Sức kháng đơn vị mũi cọc trong đất cát sét :

m

=5.044

2/

2.7.Kiểm toán theo trạng thái giới hạn sử dụng

Với mục đích tính toán độ lún của nhóm cọc tải trọng được giả định tác động lên móng tương đương đặt tại 2/3 độ sâu chôn cọc vào lớp chịu lực như hình vẽ.

Do địa chất gồm lớp thứ nhất( lớp 2a) là đất tốt, lớp thứ hai( lớp 3) là đất tốt nên chiềudài từ đầu lớp thứ nhất đến mũi cọc D=27m (Ntb>5)

Lớp thứ hai(lớp 3) là lớp đất rời vì vậy độ lún của nhóm cọc có thể được ước tính bằng cách sử dụng thí nghiệm ngoài hiện trường và vị trí móng tương đương cho hình vẽ trên

• Độ lún trong nhóm cọc trong đất rời có thể tính như sau:

Sử dụng SPT: ρ =

60

30 .q I X Nl

Trong đó:

5,0125

,01

q =

sd tt td

P A

32

Ở đây: q: áp lực móng tĩnh tải tác dụng tại

X: chiều rộng hay chiều dài nhỏ nhất của nhóm cọc (mm)

ρ: độ lún của nhóm cọc (mm)

I: hệ số ảnh hưởng của chiều sâu chon hữu hiệu của móng

D’: độ sâu hữu hiệu lấy bằng

218

3D b = m

(mm)Db: độ sâu chon cọc trong lớp chịu lực (mm)

: giá trị trung bình đại diện đã hiệu chỉnh cho số đếm SPT của tầng phủ trên độ sâu Xphía dưới đế móng tương đương (búa/300mm)

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

:số đếm búa đã hiệu chỉnh cho hiệu suất của búa (búa/300mm)

S: diện tích đáy móng tương đương

: tải trọng thẳng đứng tại đỉnh của nhóm cọc ở TTGHSD (N)

'

v

σ

: ứng suất thẳng đứng hữu hiệu (MPa)

Với cọc đóng ta lấy giá trị N= giá trị trung bình của đất trong khoảng 5D phía trên muĩ cọc và 5D phía dưới mũi cọc với cọc khoan lấy giá trị trung bình trong khoảng 3D phía trên mũi cọc và 3D phía dưới mũi cọc

* Do ta sử dụng phương pháp SPT các giá trị được tính toán như sau:

- Áp lực móng tĩnh tác dụng tại

218

3D b = m

:13662578

0,39( )34642500

: tải trọng thẳng đứng tại đỉnh của nhóm cọc ở TTGHSD(N) : = 13662578 (N)

Ltd: chiều dài móng tương đương Ltd= 4650 (mm)

Btd: chiều rộng móng tương đương Btd= 7450 (mm)

Atd: diện tích móng tương đương Atd= Btd.Ltd=4650×

7450=34642500(mm2)-Chiều rộng hay chiều nhỏ nhất của nhóm cọc(X): X = 4650 (mm)

Độ sâu chôn cọc trong lớp chịu lực: Db=27000 (mm)

Độ sâu hữu hiệu: D’ = 18000 (mm)

Cao độ đáy móng tương đương là:-23.00m

-Hệ số ảnh hưởng của chiều sâu trôn hữu hiệu của nhóm(I):

1 0,125 1 0,125 0.46

4650

D I

=

v

σ Tính

(mm) < 25,4mm => thoả mãn 2.8 Cường độ cốt thép cho cọc và bệ cọc

2.8.1.Tính và bố trí cốt thép dọc cho cọc

Tổng chiều dài cọc dùng để tính toán và bố trí cốt thép là chiều đúc cọc L = 27.5(m) Được chia làm 3 đốt có chiều dài Ld = 9 (m) Ta tính toán và bố trí cho từng đốt cọc

2.8.1.1.Tính momen theo sơ đồ cẩu cọc và treo cọc

Tính cho đốt cọc có chiều dài Ld = 9 (m):

Momen lớn nhất dùng để bố trí cốt thép: Mtt = max(M1; M2)

Trong đó:

M1: Momen lớn nhất trong cọc theo sơ đồ cẩu cọc

34

M2: Momen lớn nhất trong cọc theo sơ đồ treo cọc

• Tính momen lớn nhất trong cọc theo sơ đồ cẩu cọc

Trọng lượng bản thân cọc được xem như tải trọng phân bố đều trên cả chiều dài đoạn cọc:

21,75 25 0,45 8,86(kN/ m)

• Tính momen lớn nhất trong cọc theo sơ đồ treo cọc

Ta có sơ đồ treo cọc cũng như biểu đồ momen :

Mtt = max(M1; M2)= 31.02 kNm

• Tính cho đốt cọc có chiều dài Ld = 9.5(m):

Momen lớn nhất dùng để bố trí cốt thép: Mtt = max(M1; M2)

Trong đó:

M1: Momen lớn nhất trong cọc theo sơ đồ cẩu cọc

M2: Momen lớn nhất trong cọc theo sơ đồ treo cọc

• Tính momen lớn nhất trong cọc theo sơ đồ cẩu cọc

Trọng lượng bản thân cọc được xem như tải trọng phân bố đều trên cả chiều dài đoạn cọc:

21,75 25 0,45 8,86(kN/ m)

• Tính momen lớn nhất trong cọc theo sơ đồ treo cọc

Ta có sơ đồ treo cọc cũng như biểu đồ momen :

Chọn điểm móc cẩu sao cho

Mtt = max(M1; M2)= 34.56 kNm

2.8.1.2.Tính và bố trí cốt thép dọc cho cọc

Ta chọn cốt thép chủ chịu lực là thép ASTM A615M

Gồm 8 có fy =420 MPa được bố trí trên mặt cắt ngang của cọc như hình vẽ:

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

Cường độ chịu kéo khi uốn của bê tông là:

'0,63 0,63 30 3,45(Mpa)

0,8f r 0,8 3,45 2,76(Mpa)

Ứng suất kéo tại thớ ngoài cùng của mặt cắt nguyên:

Đối với cọc có chiều dài:

nên cọc không bị nứt khi cẩu và treo cọc

• Tính duyệt khả năng chịu lực

Nhận xét: Do cốt thép được bố trí đối xứng, mặt khác ta đã biết bê tông có cường độ chịu kéo nhỏ hơn nhiều so vơi cường độ chịu nén vì vậy trục trung hoà lêch về phía trên trục đối xứng

e s

e s'

b As'

As TTH

+ Giả thiết tất cả cốt thép đều chảy dẻo

' ' '

2239,2 10 ( ) 239,2( )

40