ĐỒ ÁN NỀN MÓNG, ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

Sức kháng nén dọc trục theo vật liệu P R... Sức kháng nén dọc trục theo đất nền Q R Sức kháng nén dọc trục theo đất nền: QR = ϕqpQp+ ϕqsQs... N : Số đếm búa SPT trung bình dọc theo thân

ĐỒ ÁN MễN HỌC NỀN VÀ MểNG

PHẦN 1: BÁO CÁO ĐỊA CHẤT , THỦY VĂN CễNG TRèNH

1.1 Đặc điểm địa chất , thủy văn khu vực xõy dựng cụng trỡnh.

1.1.1 Mụ tả cấu tạo địa chất.

Tại lỗ khoan BH3, khoan xuống cao độ là - 40.00 m, gặp 4 lớp đất nh sau:

Lớp 1:

Lớp 1 là lớp cỏt bụi , màu xỏm, xỏm đen ,kết cấu rời rạc Cú chiều dày lớp là4.30m Cao độ mặt lớp là 0.00m, cao độ đỏy lớp là -4.30m Kết cấu của lớp rất rờirạc

Lớp 4:

Là lớp cỏt hạt trung, màu xỏm Chiều dày của lớp là 3.00m, cao độ mặt lớp là-37m, cao độ đỏy lớp là -40.00m Lớp cú kết cấu rất chặt

1.1.2 Sơ lược về thủy văn, mực nước ngầm.

Vị trớ xõy dựng cụng trỡnh cầu nơi sụng khụng thụng thuyền, với mực nướccao nhất 3.7m, mực nước thấp nhất 1.7m Cao độ mặt đất sau khi xúi lở -2.30m

Lớp thứ 1, 2 là lớp cỏt bụi, sột chảy, chỉ số SPT nhỏ, đất cú khả năng chịu tảikộm.

Lớp đất thứ 3 và 4 là 2 lớp cỏt hạt nhỏ và cỏt hạt trung kết cấu chặt vừa đếnrất chặt, chỉ số SPT lớn, khả năng chịu lực tốt

Kiến nghị

Lớp đất 1,2 là lớp đất yếu, khụng cú khả năng chịu lực, lớp đất cú khả năngchịu lực ở khỏ sõu, do vậy sử dụng múng cọc ma sỏt để truyền tải trọng xuống lớpđất tốt ở bờn dưới

Theo tính chất của công trình là cầu có tải trọng truyền xuống móng là lớn,

địa chất gồm 4 lớp đất Lớp thứ 3 rất dày và không phải là tầng đá gốc, nên chọngiải pháp móng là móng cọc ma sát BTCT, mũi cọc nằm ở lớp thứ 3

Ngang cÇu Däc cÇu

24 cäc BTCT 450 X 450

L = 27.00 m

-4.5(C§§AB) -2.5(C§§B)

50

50 5x120=600

125 125

170 170

-4.30

- 8.20 +3.7(MNCN)

2.2 Lùa chän kÝch thíc c«ng tr×nh

Vị trí xây dựng trụ cầu ở xa bờ và sự thay đổi mực nớc giữa MNCN và MNTN

là tơng đối cao Xét cả điều kiện mỹ quan trên sông, ta chọn các giá trị cao độ nhsau:

Cao độ đỉnh trụ chọn nh sau: max ¿ { MNCN+1m ¿ } ¿ {}−0.3m ¿

=> Cao độ đáy bệ: CĐĐAB = -2.5-2.0 = -4.50 m

Vậy chọn các thông số thiết kế nh sau:

Chiều dài của cọc (Lc) đợc xác định nh sau:

Lc = CĐĐB - Hb - CĐMC

Lc = -2.5 – 2.0 - (- 30.5) = 26.00 m

ĐỒ ÁN MễN HỌC NỀN VÀ MểNG Trong đó:

=> Thoả mãn yêu cầu về độ mảnh Tổng chiều dài đúc cọc sẽ là:L=Lc+1m = 26+ 1m = 27m Cọc đợc tổ hợp từ 3 đốt cọc với tổng chiều dài đúc cọclà: 27m = 9m +9m +9m Nh vậy mỗi cọc có chiều dài 9m Các đốt cọc sẽ đợc nốivới nhau bằng hàn trong quá trình thi công đóng cọc

2.3 Tớnh toỏn tải trọng.

2.3.1 Trọng lợng bản thân trụ

* Tính chiều cao thân trụ

Chiều cao thân trụ Htr:

HÖ sè t¶i träng: Ho¹t t¶i: n = 1.75

TÜnh t¶i: n = 1.25

ĐỒ ÁN MễN HỌC NỀN VÀ MểNG

bt = 24.5 (KN/m3): Trọng lợng riêng của bê tông

n= 9,81 (KN/m3): Trọng lợng riêng của nớc

* Tổ hợp tải trọng theo phơng ngang ở TTSD.

 Tải trọng thẳng đứng tiêu chuẩn ngang cầu: Ntc

* Tổ hợp tải trọng theo phơng ngang ở TTGHCĐ

 Tải trọng thẳng đứng tính toán ngang cầu

2.4 Xác định sức chịu tải dọc trục của cọc

2.4.1 Sức kháng nén dọc trục theo vật liệu P R

+ Cốt chủ : Chọn 822, bố trí xuyên suốt chiều dài cọc

+ Cốt đai : Chọn thép  8

2@175=35045050

 : Hệ số sức kháng của bê tông,  = 0.75

f c ' : Cờng 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= 8x387=3096mm2

Vậy: PR = 0.75x0.8x{0.85x28x(202500-3096) + 420x3096}

= 3627681.12 N = 3627.68 KN

2.4.2 Sức kháng nén dọc trục theo đất nền Q R

Sức kháng nén dọc trục theo đất nền: QR = ϕqpQp+ ϕqsQs

Su: Cường độ kháng cắt không thoát nước trung bình (MPa), Su = Ccu

α : Hệ số kết dính phụ thuộc vào Cường độ kháng cắt thoát nước trung bình

Su và Chiều sâu cọc ngập trong lớp đất Db

Ở dưới đây ta dùng công thức xác định của API như sau :

- Nếu Su 25 KPa

- Nếu 25 KPa < Su < 75 KPa

- Nếu Su 75 KPa

* Lớp đất cát ta tính theo phương pháp ước tính sức kháng của cọc có: Sức

kháng thân cọc Qs như sau:

Qs = qs * As và qs = 0.0019 N

Trong đó : As =4*450*L : Diện tích bề mặt thân cọc (mm2)

N : Số đếm búa SPT trung bình dọc theo thân cọc

Nên Qs được lập thành bảng như sau

Tên

lớp

Chiều

dày mm

Chu vi cọc mm

Diện tích

Hệsố

2.4.2.2 Søc kh¸ng mòi cäc Q p

Sức kháng mũi cọc Qp: Qp = qp * Ap

Trong đó: Ap: Diện tích mũi cọc (mm2)

qp: sức kháng đơn vị mũi cọc(MPa)

: Ứng suất hữu hiệu thẳng đứng

N : Số đếm SPT đo được (búa/300mm)

v' =(w-n)Lx10-8: Ứng suất hữu hiệu thẳng đứng (MPa)

L: chiều dày lớp tính toán

D : Chiều rộng hay đường kính cọc (mm)

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

ql : Sức kháng điểm giới hạn (MPa)

ql = 0.4Ncorr cho cát và ql = 0.3Ncorr cho bùn không dẻo

Do mũi cọc nằm trong lớp 3 là lớp đất rời nên ta có kết quả tínhQp như sau:

2.6 Kiểm toán theo trạng thái giới hạn cường độ

2.6.1 Kiểm toán sức kháng dọc trục của cọc đơn

2.6.1.1 Tính nội lực tác dụng lên đầu cọc.

Tải trọng tác dụng lên đầu cọc được xác định theo công thức sau

2.6.1.2 Kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn.

Công thức kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn:

Nmax + N Ptt

Trong đó :

Nmax : Nội lực tác dụng lên 1 cọc lớn nhất Nmax =818.624 (kN)

: Trọng lượng bản thân cọc (có xét đến lực đẩy nổi của nước)

ĐỒ ÁN MÔN HỌC NỀN VÀ MÓNG Với : : trọng lượng riêng của bê tông

: trọng lượng riêng của nước

S c kháng ức kháng đỡ của nhóm cọc được xác định như sau: đỡ của nhóm cọc được xác định như sau: ủa nhóm cọc được xác định như sau: c a nhóm c c ọc được xác định như sau: được xác định như sau:c xác định như sau:nh nh sau:ư

Qgs=min( T ng s c kháng d c tr c c a c c .Tổng sức kháng dọc trục của cọc đơn; Sức kháng trụ tương ổng sức kháng dọc trục của cọc đơn; Sức kháng trụ tương ức kháng đỡ của nhóm cọc được xác định như sau: ọc được xác định như sau: ục của cọc đơn; Sức kháng trụ tương ủa nhóm cọc được xác định như sau: ọc được xác định như sau: đơn; Sức kháng trụ tươngn; S c kháng tr tức kháng đỡ của nhóm cọc được xác định như sau: ục của cọc đơn; Sức kháng trụ tương ươn; Sức kháng trụ tươngngng)

đươn; Sức kháng trụ tương

=min(Q1; Q2)

* Xác nh định như sau: .Tổng sức kháng dọc trục của cọc đơn; Sức kháng trụ tương

Ta có l p sét ch y n m dới ảy nằm dưới đáy bệ, là cho đáy bệ không tiếp xúc chặt ằm dưới đáy bệ, là cho đáy bệ không tiếp xúc chặt ưới đi áy b , l cho áy b không ti p xúc ch tệ, là cho đáy bệ không tiếp xúc chặt à cho đáy bệ không tiếp xúc chặt đ ệ, là cho đáy bệ không tiếp xúc chặt ếp xúc chặt ặt

ch v i ới đất dính ền nên khả năng chịu lực riêng rẽ của từng cọc phải nhân thêmt n n nên kh n ng ch u l c riêng r c a t ng c c ph i nhân thêmảy nằm dưới đáy bệ, là cho đáy bệ không tiếp xúc chặt ăng chịu lực riêng rẽ của từng cọc phải nhân thêm ịnh như sau: ực riêng rẽ của từng cọc phải nhân thêm ủa nhóm cọc được xác định như sau: ừng cọc phải nhân thêm ọc được xác định như sau: ảy nằm dưới đáy bệ, là cho đáy bệ không tiếp xúc chặt

h s , ệ, là cho đáy bệ không tiếp xúc chặt ố , được xác định như sau: được xác định như sau:.Tổng sức kháng dọc trục của cọc đơn; Sức kháng trụ tương c xác định như sau:nh nh sau:ư

 = 0.65 v i kho ng cách tim ới ảy nằm dưới đáy bệ, là cho đáy bệ không tiếp xúc chặt đếp xúc chặtn tim b ng 2.5 l n ằm dưới đáy bệ, là cho đáy bệ không tiếp xúc chặt ần đường kính đường kính.ng kính.

 = 1.00 v i kho ng cách tim ới ảy nằm dưới đáy bệ, là cho đáy bệ không tiếp xúc chặt đếp xúc chặtn tim b ng 6 l n ằm dưới đáy bệ, là cho đáy bệ không tiếp xúc chặt ần đường kính đường kính.ng kính

+ Y: Chiều dài của nhóm cọc (mm)

+ Z: Chiều sâu của nhóm cọc (mm)

ĐỒ ÁN MÔN HỌC NỀN VÀ MÓNG

Q gs=min{Q1;Q2}=min{1833.75 kN ;1336.44 kN} =1336.44 kN

2.6.2.2 V i ới đất dính ờng kính.t r i

- S c kháng ức kháng đỡ của nhóm cọc được xác định như sau: đỡ của nhóm cọc được xác định như sau: ủa nhóm cọc được xác định như sau: c a nhóm c c trong ọc được xác định như sau: đất dính ờng kính được xác định như sau:t r i c xác định như sau:nh nh sau:ư

Qgr = T ng s c kháng d c tr c c a c c .Tổng sức kháng dọc trục của cọc đơn; Sức kháng trụ tương ổng sức kháng dọc trục của cọc đơn; Sức kháng trụ tương ức kháng đỡ của nhóm cọc được xác định như sau: ọc được xác định như sau: ục của cọc đơn; Sức kháng trụ tương ủa nhóm cọc được xác định như sau: ọc được xác định như sau: đơn; Sức kháng trụ tươngn

Trong ó: đ .Tổng sức kháng dọc trục của cọc đơn; Sức kháng trụ tương H s h u hi u =1.00ệ, là cho đáy bệ không tiếp xúc chặt ố , được xác định như sau: ữu hiệu  =1.00 ệ, là cho đáy bệ không tiếp xúc chặt .Tổng sức kháng dọc trục của cọc đơn; Sức kháng trụ tương

- S c kháng thân c c danh nh c a c c ức kháng đỡ của nhóm cọc được xác định như sau: ọc được xác định như sau: định như sau: ủa nhóm cọc được xác định như sau: ọc được xác định như sau: đơn; Sức kháng trụ tươngn trong đất dính ờng kính.t r i:

Do đáy bệ nằm trên lớp địa chất 2, lớp 2 là lớp đất yếu, lớp 3 là lớp đất tốtnên chiều dài Db từ mặt lớp 3 đến mũi cọc => Db=22300 (mm).

* Độ lún trong nhóm cọc trong đất rời có thể tính như sau.

Sử dụng SPT

30

corr

qI B N

: Độ lún của nhóm cọc( mm)

D': Độ sâu hữu hiệu lấy bằng 2Db/3

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

Db: Chiều sâu chon cọc trong lớp chịu lực

Ncorr:Giá trị trung bình đại diện đã hiệu chỉnh cho số đếm SPT của tầng phủtrên độ sâu X phía dưới đáy móng tương đương(búa/300mm)

N – Số đếm SPT đo trong khoảng lún (Búa / 300mm)

'v -Ứng suất thẳng đứng hữu hiệu ( MPa )

qc sức kháng xuyên hình nón tĩnh trung bình trên độ sâu X dưới móng tươngtương (Mpa)

N0: Tải trọng thẳng đứng tại lên đáy bệ ở TTGHSD; N0=12051.28kN



- Xác định kích thước móng tương đương:

+ Chiều rộng móng tương đương, Btđ=3*1200 + 450 = 4050mm = 4.05m + Chiều dài móng tương đương, Ltđ=5*1200 + 450 = 6450mm = 6.45m

- Diện tích của móng tương đương: S = Btd*Ltd = 26.12 m2

- Áp lực tĩnh tác dụng lên móng tương đương:

q= N0

S =

12051.28 26.12 =461.337 kN /m

2

=0.461 N /mm2

* Ứng suất thẳng đứng hữu hiệu 'v =0.1979MPa

Vậy N corr=[0.77 log(1.92σ ' v ) ]N =[0.77 log(0.19791.92 ) ]26=19.758

* Chiều rộng hay chiều nhỏ nhất của nhóm cọc B =4050mm

+ Độ sâu chôn cọc trong lớp chịu lực : Db =22.3 m

+ Độ sâu hữu hiệu :D'=2/3*Db =14.7 m

+ Hệ số ảnh hưởng của chiều sâu chôn hữu hiệu của nhóm

q

N

a=0.207l d

M max(1) d

2.8 Tính toán kiểm tra cọc

2.8.1 Tính toán kiểm tra cọc trong giai đoạn thi công

Tổng chiều dài cọc dùng để tính toán và bố trí cốt thếp là chiều dài đúc cọc:L= 27m được chia làm 3 đốt = 9 + 9 + 9(m)

Biểu đồ mô men cọc khi vận chuyển

Chiều dài đặt vị trí móc cẩu : a= 0.207*ld= 0.207*9=1.863 m

Mô men lớn nhất: M max 1=q∗a2

2 =10.763 kNm

 trường hợp treo cọc lên giá búa

Chiều dài đặt vị trí móc cẩu: b= 0.294*ld=0.294*9=2.646 m

Mô men lớn nhất: M max 1=q∗b2

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

+) Cờng độ chịu kéo khi uốn của bê tông là :

Vậy: f ct<0 8fr Cọc không bị nứt khi cẩu và treo cọc

2.8.3 Kiờ̉m toỏn sức khỏng uốn tớnh toỏn của cọc

Mr = ϕ.Mn

Trong đú:

Φ =0.9 hệ số sức khỏng được quy định trong điều5.5.4.2

Giả sử trục trung hòa nằm phớa trờn trọng tõm tiết diện, ta cú

Mn: Mô men kháng uốn danh định là :

Giới hạn chảy của cốt thộp chịu kộo: f y 420MPa

Giới hạn chảy của cốt thộp chịu nộn: f ' y=420 MPa

Khoảng cỏch từ thớ chịu kộo ngoài cựng đến trọng tõm cốt thộp chịu kộo

d s=400 mm

ĐỒ ÁN MÔN HỌC NỀN VÀ MÓNG Khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến tâm cốt thép chịu nén:

' 50

s

a: Chiều dày khối ứng suất tương đương(mm), a=c.β1

Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất: β1=0.85

bw : chiều rộng của bản bụng ,với tiết diện hình chữ nhật, bw=b=d=450mmc: Khoảng cách từ mặt trung hòa đến trục chịu nén(mm),với mặt cắt chữ nhật: c= A s∗f y−A s