Đồ án môn học nền và móng, đại học công nghệ GTVT

Kiến nghị - Lớp đất 1,2,4 là lớp đất yếu, khụng cú khả năng chịu lực, lớp đất cú khả năng chịu lực ở khỏ sõu, do vậy sử dụng múng cọc ma sỏt để truyền tải trọngxuống lớp đất tốt ở bờn dư

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

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

Tại lỗ khoan IC-T11, khoan xuống cao độ là - 74.63 m, gặp 5 lớp đất nh sau: Lớp 1:

Lớp 1 là lớp bụi tớnh dẻo , màu xỏm xanh,xỏm đen ,rất mềm Cú chiều dàylớp là 3.7m.Cao độ mặt lớp là 0.0m,cao độ đỏy lớp là -3.7 m.Lớp cú độ ẩmW=26.47%.Lớp ở trạng thỏi cứng vừa đến cứng

Lớp 2:

Lớp 2 là lớp sột gầy pha cỏt, màu xỏm nõu, xỏm xanh Chiều dày của lớp là10.8 m ,cao độ lớp mặt là -3.7m , cao độ đỏy là -14.5 m Lớp đất cú độ ẩm W =26.47% Lớp đất ở trạng thỏi cứng vừa đến cứng

Là lớp sột gầy màu xỏm nõu Chiều dày của lớp là 1.8 m , cao độ mặt lớp là -18.7

m, cao độ đỏy lớp là -20.5 m Lớp đất cú độ ẩm W = 25.69 %.Lớp ở trạng thỏicứng

Lớp 5:

Lớp thứ 5 là cỏt sột,cỏt bụi, màu xỏm vàng , xỏm trắng Chiều dày của lớp là 54.5 mcao độ mặt lớp là -20.5 m cao độ đỏy lớp là -75.0 m Lớp đất cú độ ẩm W =16.9%.Lớp ở trạng thỏi chặt vừa đến chặt

- Lớp thứ 1,2,4 là lớp sột pha cỏt, chỉ số SPT nhỏ, đất cú khả năng chịu kộm.

- Lớp đất thứ 3 và 5 là 2 lớp đất giống nhau là lớp cỏt sột, kết cấu chặt vừa đến

chặt, chỉ số SPT lớn, khả năng chịu lực tốt

Kiến nghị

- Lớp đất 1,2,4 là lớp đất yếu, khụng cú khả năng chịu lực, lớp đất cú khả

năng chịu lực ở khỏ sõu, do vậy sử dụng múng cọc ma sỏt để truyền tải trọngxuống lớp đất tốt ở bờn dưới

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

địa chất gồm 5 lớp đất Lớp thứ 5 rất dày và không phải là tầng đá gốc, nênchọn giải pháp móng là móng cọc ma sát BTCT, mũi cọc nằm ở lớp thứ 5

2

PHẦN 2: THIẾT KẾ KỸ THUẬT.

2.1 Bố trí chung công trình.

0.00(C§M§) +2.7(MNTN)

Ngang cÇu Däc cÇu

200 200

+ Cọc bê tông cốt thép, tiết diện của cọc hình vuông: 0.45m x 0.45m

Cao độ đỉnh trụ chọn nh sau:

.m3.0H

MNTT

m1MNCNmax

H : Chiều cao thông thuyền Htt=3.5 m

=> Cao độ đỉnh trụ: CĐĐT = max(7.1+1;4.4+3.5)-0.3=+7.8 m

=> Cao độ đáy bệ: CĐĐAB = -2-3 = -5.0 m

hình chiếu ngang trụ cầu

Vậy chọn các thông số thiết kế nh sau:

sẽ đợc nối với 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:

6

o h

h

o

Hệ số tải trọng: Hoạt tải: n = 1.75

Tĩnh tải: n = 1.25

γbt = 24 (KN/m3): Trọng lợng riêng của bê tông

γn= 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: Ntt

tn n tr bt

o t

o h

SD 1

H = Ho = 110 KN

 Mômen tiêu chuẩn ngang cầu:

) B

Đ

Đ C T

Đ

Đ C ( x H M

h o SD

700+110x(7.8+2)= 1778 KN.m

* Tổ hợp tải trọng theo phơng dọc ngang ở TTGHCĐ

 Tải trọng thẳng đứng tính toán ngang cầu

tn n tr bt

o t

o h

Đ C

H = 1.75xHoh = 1.75x110 = 192.5 KN.

 Mômen tính toán ngang cầu:

)B

Đ

ĐCT

Đ

ĐC(xxH75.1xM75.1

h o

Đ C

2.4 Xác định sức chịu tải dọc trục của cọc

2.4.1 Sức kháng nén dọc trục theo vật liệu P R

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

'

c

f : 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

: 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 x As và qs = 0.0019 NTrong đó : As =4x450xL : 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

3 13500 1800 24300000 16.33 - - 0.031 754110

b Søc kh¸ng mòi cäc Q p

Sức kháng mũi cọc Qp: Qp = qp x Ap v à l

b corr

D

xD xN

q = 0.038 ≤

1.92 0.77 log

Trong đó: Ap: Diện tích mũi cọc (mm2)

qp: sức kháng đơn vị mũi cọc(MPa)

• Đối với đắt dính qp=9Su

• Đối với đất rời

Søc kh¸ng mòi cäc Qp: Qp = qp x Ap vµ l

b corr

D

DN038.0

Víi:

N92.1log77.0

v 10

=

Ncorr : Số đếm SPT gần mũi cọc đã hiệu chỉnh cho áp lực tầng phủ, σ'v

(Búa/ 300mm)

N: Số đếm SPT đo được (búa/300mm)

σv' =(γw-γn)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:

Dmm

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

1 P

2.6.1 Kiểm toán sức kháng dọc trục của cọc đơn

a Tính nội lực tác dụng lên đầu cọc.

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

b 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 =103.13 (KN)

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

Ta có :∆ =N ( γbt −γn)×V coc

Với : : trọng lượng riêng của bê tông γbt =24(KN m/ 3)

: trọng lượng riêng của nước γ =n 9.81(KN / m )3

No

Móng tương đương

Db 2Db/3

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

Sử dụng SPT

30

corr

qI B N

Trong đó:

q: áp lực móng tĩnh tác dụng tại 2D b/ 3cho tại móng tương đương

Áp lực này bằng với tải trọng tác dụng tại đỉnh của nhóm được chia bởi diệntích móng tương đương và không bao gồm trọng lượng của các cọc hoặc đất giữacác cọc (MPa)

X: Chiều rộng hay chiều nhỏ nhất của nhóm cọc( mm)=min(L,B)

ρ: 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

D’ : độ sâu hữu hiệu lấy bằng 2Db/3

Db: Chiều sâu chon cọc trong lớp chịu lực

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

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

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

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

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

V : tải trọng thẳng đứng tại đỉnh của nhóm cọc TTGHSD, V=12782.7 KN

Chiều dài của móng tương đương , Ltđ=5x1400+450=7450(mm)

18

Chiều rộng của móng tươmg đương , Btđ=3x1400+450=4650(mm)

Chiều rộng hay chiều nhỏ nhất của nhóm cọc X=4650mm

Chiều rộng hay chiều nhỏ nhất của nhóm cọc X=4650mm

+ Độ sâu chôn cọc trong lớp chịu lực :

Db =30300 mm+ Độ sâu hữu hiệu :

D'=2/3*Db =20200 mm+ Hệ số ảnh hưởng của chiều sâu chôn hữu hiệu của nhóm

+ Số đếm SPT đo khoảng lún N=17 => Ncorr=10.1

+ Độ lún của nhóm cọc:

37.36( )10.1

corr

qI X

mm N

2.8 Tính toán kiểm tra cọc

2.8.1 Tính toán kiểm tra cọc tronggiai đoạn thi công

Tổng chiều dài cọc dùng để tính toán và bố trí cốt thếp là chiều dài đúc cọc:L=30mđược chia làm 3 đốt=10+10+10(m)

N

M max(2)

0,294 ld

Biểu đồ mô men cọc khi vận chuyển

Chiều dài đặt vị trí móc cẩu : a= 0.207xld = 0.207x10=2.07 m

Mô men lớn nhất: Mmax(1)

=q a / 2 10.41(2 = KN m )

• trường hợp treo cọc lên giá búa

Chiều dài đặt vị trí móc cẩu: b= 0.294xld=0.294x10=2.94 m

Tải trọng dải đều tương đương: q= 4.86 KN/m

Mô men lớn nhất: Mmax(2)

=q b / 2 212 = KN m

20

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 :

)MPa(334.32863

.0'f63

ì ì

(MPa)Vậy: fct <0.8fr Cọc không bị nứt khi cẩu và treo cọc

2.8.3 Kiờ̉m toỏn sức khỏng uấn tớnh toỏn của cọc Mr=φMn

• Tớnh duyệt khả năng chịu lực

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 :

As: DiÖn tÝch cèt thÐp chÞu kéo 5x387=1935 (mm2)

'

s

A : DiÖn tÝch cèt thÐp chÞu nÐn=3x387=1161 (mm2)

Giới hạn chảy của cốt thép chịu kéo: f y =420MPa

Giới hạn chảy của cốt thép chịu nén: fc' 28 = MPa

Khoảng cách từ thớ chịu kéo ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu kéo

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

Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất:

1 0.85 0.05 f c' 28 / 7 0.85

bw : chiều rộng của bản bụng ,với tiết diện hình chữ nhật, bw=b=d=450mm

c: Khoảng cách từ mặt trung hòa đến trục chịu nén(mm),với mặt cắt chữ nhật:

' ' '

1 w

92.27 0.85

0.27 0.42 330

2803.0f

'f03,0

Kết luận : Cốt thép đợc chọn và bố trí nh trên là đảm bảo khả năng chịu lực