THIẾT kế MÓNG cọc đài THẤP CHO một TRỤ cầu

Đồ án môn học nền móngThiết kế Móng cọc đài thấp cho một trụ cầu 1-Tài liệu về công trình: Kích thớc mặt bằng nh trên hình vẽ.. Tải trọng do công trình và trụ tính đến mặt đất bao gồm: T

Đồ án môn học nền móng

Thiết kế Móng cọc đài thấp cho một trụ cầu

1-Tài liệu về công trình:

Kích thớc mặt bằng nh trên hình vẽ Cầu trên trụ là loại kết cấu đơn giản chiều dài mỗi nhịp

l = 64 m Tải trọng do công trình và trụ tính đến mặt đất bao gồm:

Tải trọng tính toán:

Tải trọng tiêu chuẩn:

-Mô men uốn tiêu chuẩn Mtc=9400 KNm

2-Tài liệu về địa chất:

Đất dới đáy trụ gồm hai lớp (Các đặc trng tính toán cho tơng ứng theo đề bài):

-Lớp trên là đất cát hạt vừa,độ chặt trung bình ,góc ma sát trong 1 = 300,trọnh lợng riêng  = 18KN/mKN/m3lớp này dầy 8KN/m m kể từ mặt đất

- Lớp dới là đất á sét có độ sệt B = 0,3,chỉ số dẻo A = 21,hệ sốa rỗng r = 0,6 góc ma sát trong 2 =18KN/m0lực dính đơn vị c = 16KN/m3.Trọnh lợng riêng  = 18KN/m,5KN/m3.Mô

đun biến dạng E0 = 30000KN/m2 Nớc sông sâu 5 m

lớp 2

mực n ớc sông

lớp 1

Các bớc thiết kế cơ bản

1.Chọn loại móng cọc:

Căn cứ vào tài liệu đất nền, tầng đá hoặc lớp đất cứng nằm khá sâu, vì thế chọn loại móng cọc ma sát là thích hợp Vì tải trọng ngang tơng đối nhỏ so với tải trọng thẳng đứng(T/N) nên chỉ bố trí các cọc thẳng đứng

2.Chọn độ sâu đặt đài cọc và sơ bộ chọn kích th ớc đài cọc:

Căn cứ vào điều kiện làm việc của công trình chọn độ sâuđặt đáy đài cọc là

1 m kể từ mặt đất tự nhiên

Kích thớc đài cọc thờng chọn lớn hơn kích thớc phần trên công trình và phải đảm bảo

đủ diện tích để bố trí các cọc trong móng

3.Chọn loại cọc , chiều dài , kích th ớc tiết diện và ph ơng án thi công:

Chọn loại cọc bê tông đúc sẵn, chiều dài 20,4 m(phần cọc ngàm vào đài là 0,4 m), tiết diện cọc 0,30,3 m, bê tông mác 300, cốt thép dọc chịu lực gồm 426 loại có gờ cán nóng CT5 Vì móng chịu mô men khá lớn nên ngàm cọc vào đài bằng cách phá vỡ một phần bê tông

đầu cọc cho trơ cốt thép dọc trên một đoạn 0,2 m, và chôn thêm một đoạn cọc 0,2 m còn giữ nguyên vào đài Dùng búa điêzen để đóng cọc

4.Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc và theo đất nền:

a)Theo vật liệu làm cọc ,khả năng chịu lực của cọc đợc xác định theo công thức

Pvl = mc (mcbRbFb + RaFa) Trong đó :

mc = 1:hệ số điều kiện làm việc

mcb = 1:hệ số làm việc của bê tông

Rb = 125 KG/cm2 = 12500KN/m2:sức kháng nén tính toán của bê tông

Ra = 24000 T/m2 = 240000KN/m2:sức kháng nén tính toán của thép

Fb = 0,3.0,3 = 0,09 m2:diện tích tiết diện ngang của bê tông

Fa = 4.(

4

d 2

 ) = 2,124.10-3:diện tích tiết diện ngang của cốt thép Thay số ta đợc :

Pvl = 1(1.12500.0,09 + 240000.2,124.10-3) = 1634,7 (KN)

b) Theo cờng độ của đất nền, khả năng chịu lực của đất nền đợc tính theo công thức :

Pđn = mc(mrRF + um f f i l i ) Trong đó :

mc = 1:hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất

R = 4640 KN/m2:sức khang tính toán của đất dới mũi cọc ,tra bàng V-1

F = Fb = 0,09 m2:diẹn tích tựa lên đất của cọc

U = 4 0,3 = 1,2 m:chu vi của cọc

mR= 1, mf = 1:các hệ số điều kiện làm việc của đất tơng ứng dới mũi cọc và bề mặt bên cọc Tra bảng V-3

fi :sức kháng tính toán của lớp đất thứ i ở mặt bên của cọc,tra bảng V-2

Ta có bảng tính f i :

Số lớp đất chia Chiều dày(m) Chiều sâu trung

Lớp 1 -cát hạt vừa,độ

chặt trung

2

bình,dày 8KN/m m 4 1 7,5 61

Lớp 2 -đất á sét ,độ

sệt B = 0,3

chỉ số dẻo A=21,hệ số

rỗng r = 0,6

mffili  42 2  53 2  58 2  61 1  45 2  47 2  51 2  53 2  55 2  56 , 5 2  1023 , 5 KN / m

Thay số ta đợc :

Pđn = 1.(1.4640.0,09 + 1,2.1023,5) = 1645,8KN/m (KN)

So sánh :

Pđn = 1645,8KN/m KN > Pvl = 1634,7 KN Nên khả năng chịu lực của cọc lấy là: P = Pvl = 1634,7 (KN)

5.Xác định số l ợng cọc và bố trí cọc trong móng:

a)Số lợng cọc trong móng đợc xác định theo công thức :

C P

N

n  

trong đó :

 = 1,1:hệ số xét đến sự gia tăng số cọc N:tải trọng dọc trục cọc tác dụnh tại đáy đài

N = Ntt + Gđc = 27000 + (25 –10).1.4.10 = 27600 (KN)

PC:khả năng chịu tải của cọc

PC =Pvl/Kc = 1634,7/1,4 = 1167,64 (KN) Thay số ta đợc:

06 , 25 34 , 1167

26600

1 , 1

n  

Để tiện cho việc thi công và đảm bảo số cọc trong mỗi hàng nh nhau ta chọn số cọc là:

n = 36 cọc

b)Bố trí cọc:

6.Kiểm tra sức chịu tải của cọc:

Để đảm bảo ổn định về mặt cờng độ , trớc hết từng cọc phải đảm bảo đợc tải trọng và công trình truyền xuống cho nó , nghĩa là phải thoã mãn các điều kiện sau:

a)Đối với tải trọng thẳng đứng:

Pmax  PC ; Pmin > 0 Trong đó :

Pmax Pmin:là tải trọng thẳng đứng truyền xuống cho cọc





i

max y min

max;

x

x M n

N P

trong đó :

N = 27600KN

n = 36

MY:mômen đối với trục y tại đáy đài

MY = Mtt + Ttt.h = 9400 + 700.1 = 10100 (KN.m)

xmax = 1,5 m xi2  18 1 , 32  30 , 42 m2 thay số ta đợc :

42 , 30

3 , 1 1000 27

26600





42 , 30

3 , 1 1000 27

26600





So sánh :

Pmax =1136KN < 1167,7KN

Pmin =391KN > 0

Cọc đảm bảo về khả năng chịu lực đối với tải trọng thẳng đứng

b)Đối với tải trọng ngang: các cọc cần đảm bảo điều kiện

Png Pcng

Trong đó :

4

Png: Tải trọng ngang truyền cho một cọc ; 25 , 93 KN

27

700 n

T

Pcng = 60 KN:khả năng chịu tải cho phép của cọc nhận thấy: Png = 19.4 KN < Pcng = 60 KN

Cọc đảm bảo về khả năng chịu lực đối với tải trọng ngang

7.Kiểm tra móng cọc và nền của nó theo trạng thái giới hạn về biến dạng:

Vì lực ngang nhỏ so với lực thẳng đứng nên ở đây chỉ yêu cầu kiểm tra độ lún của móng cọc ma sát Độ lún của nền móng cọc ( khối móng qui ớc) tính theo TCXD 205-1998KN/m.Để tính toán cần thực hiện các bớc sau:

a)Xác định kích thớc của khối móng qui ớc:

m 86 , 12 ) 4

5 , 21 ( tg 20 2 1 , 9 ) 4 ( tg h l Chi

m 66 , 6 ) 4

5 , 21 ( tg 20 2 9 , 2 ) 4 ( tg h 2 b

5 , 21 13

7

13 18 7 28 h

h

h h

4

tb c c

tb c c m

0 2

1

2 2 1 1 tb

tb































































m

L : ớc qui móng của khối dài

ều

B : ớc qui móng của khối rộng

Chiều

lớp 2

mực n ớc sông

lớp 1

b)Xác định cờng độ áp lực thẳng đứng trên nền của khối móng qui ớc:

2

P P P

; B

e 6 1 L B

N P

min max tb

m m

m

tcm min

max,





















trong đó:

e = Mtcm/Ntcm:độ lệch tâm

Mtcm = Mtc + Ttc.Hm = 9400 + 700.21 = 24100 (KN.m)

Ntcm = Ntc + Gđc + Gđ +Gc =

= 25000 + (25 –10 ).1.4.10 + [(18KN/m –10).8KN/m +(18KN/m,5 –

10).13].12.8KN/m8KN/m.6.8KN/m8KN/m +

+ (25-10).(0,3.0,3.20) =41090.2 (KN)

 e = 0 , 61 ( m )

51 , 39572

24000



Suy ra:

) m / KN ( 32 , 461 2

13 , 208 5 , 714 P

) m / KN ( 13 , 208 ) 66 , 6

61 , 0 6 1 ( 86 , 12 66 , 6

51 , 39572 P

) m / KN ( 5 , 714 ) 66 , 6

61 , 0 6 1 ( 86 , 12 66 , 6

51 , 39572 P

2 tb

2 min

2 max



























c)Tính độ lún của khối móng qui ớc :

Điều kiện để áp dụng công thức tính lún là cần đảm bảo đất nền làm việc trong giai doạn biến dạng tuyến tính , nghĩa là cần đảm bảo điều kiện :

Ptb  Rtc ; Pmax  1,2Rtc

Rtc :là cờng độ tiêu chuẩn của khối móng cọc qui ớc

) c D H B B A ( k

m m

Trong đó :

1=(18KN/m,5-10) = 8KN/m,5 KN/m3 trọng lợng riêng của đất nền dới đáy móng cọc

2:trọng lợng riêng của đất phía trên đáy móng

2.Hm = (9.8KN/m + 8KN/m,5.13) = 18KN/m2.5(KN/m2) A,B,D : các hệ sốphụ thuộc vào góc ma sát trong Tra bảng: với góc ma sát trong  = 18KN/m0 ta đợc:

A = 0,43 , B = 2,72 , D = 5,31

c = 16 (KN/m3) :lực dính đơn vị của lớp đất nền dới móng cọc qui ớc

Bm = 6,8KN/m8KN/m (m);Hm = 21 (m) : kích thớc khối móng qui ớc

m1 = 1,2: hệ số làm việc phụ thuộc vào loại đất (tra bảng)

m2 = 1 :hệ số phụ thuộc độ cứng của công trình và loại đất

k = 1 :hệ số phụ thuộc cách chọn các chỉ tiêu cơ lý của đất Thay số:

6

) m / KN ( 17 , 701 )

16 31 , 5 5 , 174 72 , 2 66 , 6 5 , 8 43 , 0 ( 1

1 2 , 1

So sánh:

Ptb = 461,32 KN/m2 < Rtc = 701,17 KN/m2

Pmax = 714,5 KN/m2 < 1,2.Rtc = 1,2.701,17 = 8KN/m41,404 KN/m2

Suy ra :nền làm việc trong giai đoạn biến dạng tuyến tính

Bảng số liệu dể vẽ biểu đồ ứng suất bản thân và ứng suất tăng thêm:

zđ(z) = 1.h1 + 2(h2 + Z) = 8.8 + 8,5.(13 + z) (KN/m) = 8KN/m.8KN/m + 8KN/m,5.(13 + z) (KN/m2)

zo = ptl = Ptb - zđ(Hm) = 461,32 – (8KN/m.8KN/m + 8KN/m,5.13) = 28KN/m6,8KN/m2 (KN/m2)

zi = Ko.zo = Ko 28KN/m6,8KN/m2 (KN/m2)

z(m) z/Bm zđ

(KN/m2) Lm/Bm Ko zi

(KN/m2)

1,376 0,2 18KN/m6.196 1,8KN/m 0,9755 270.70 2,752 0,4 197,8KN/m92 1,8KN/m 0,8KN/m8KN/m8KN/m 246.42 4.128KN/m 0,6 209.58KN/m8KN/m 1,8KN/m 0,722 200.355 5,504 0,8KN/m 221.28KN/m4 1,8KN/m 0,58KN/m55 162.476 6,8KN/m8KN/m 1 232.98KN/m 1,8KN/m 0,4725 131.118KN/m 8KN/m.256 1,2 244.676 1,8KN/m 0,38KN/m3 106.28KN/m 9,632 1,4 256.372 1,8KN/m 0,3125 8KN/m6.71 11.00 1,6 268KN/m 1,8KN/m 0,259 71.8KN/m7 12.38KN/m4 1,8KN/m 279.764 1,8KN/m 0,2165 60.07 13,76 2 291.46 1,8KN/m 0,18KN/m25 50.64 20.64 3 349.94 1,8KN/m 0,08KN/m9 24.69

B¶ng tÝnh lón:

8KN/m

z®

(KN/m2)

zi

(KN/m2)

STT Z) = 8.8 + 8,5.(13 + z) (KN/m(m) hi(m) zi (KN/m 2 )  zitb (KN/m 2 )

0 277.5

Tính độ lún của công trình theo qua niệm biến dạnh tuyến tính và theo phơng pháp cộng lún từng lớp, độ lún xác định theo công thức:



o

h E

Trong đó:

: hệ số lấy bằng 0,8KN/m

Eo = 30000KN/m2: môđun biến dạng

zitb: ứng suất gây lún ở giữa lớp thứ i

10

hi : chiều dày lớp thứ i

Ta có:

S = S1 + S2

Trong đó:

) m ( 0014 , 0 002 , 1 55 , 53 30000

8 , 0 h

E

S

) m

(

053

,

0

S

) 195 , 68 96 , 81 74 , 99 685 , 122 729 , 151 505 , 187 89 , 230 245 , 267 305 , 283 ( 332

,

1

30000

8

,

0

h E

S

10 10

z

o

2

1

9

1

i

i tb zi o

1

















































Suy ra : S = 0,038KN/m+ 0,013 = 0,051(m) = 5,1 (cm)

So sánh với Sgh ta có :

) cm ( 12 64 5 , 1 l 5 , 1

Nhận thấy : S = 5,1(cm) < Sgh = 12 (cm) : nên công trình làm việc ổn định