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

Lớp địa chất thứ hai là lớp sột pha ở trạng thỏi dẻo mềm, cú chỉ số SPT thấp,khụng đủ khả năng chịu tải... Lớp địa chất phớa thứ ba là lớp sột pha ở trạng thỏi cứng, chỉ số SPT lớn rấtth

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 BH2, khoan xuống cao độ là - 34.00 m, gặp 3 lớp đất nh sau:

1.1.2 Sơ lược về thủy văn, mực nước ngầm.

Vị trớ xõy dựng cụng trỡnh cầu nơi sụng cú thụng thuyền với mực cao độnước cao nhất 7.90m, cao độ mực nước thấp nhất 3.60m, cao độ mực nước thụngthuyền 5.50m Cao độ mặt đất sau khi xúi lở -1.80m

Lớp địa chất thứ hai là lớp sột pha ở trạng thỏi dẻo mềm, cú chỉ số SPT thấp,khụng đủ khả năng chịu tải

Lớp địa chất phớa thứ ba là lớp sột pha ở trạng thỏi cứng, chỉ số SPT lớn rấtthớch hợp cho việc đặt múng.

Kiến nghị

Lớp đất thứ 2 là lớp đất yếu, khụng cú khả năng chịu lực, lớp đất tốt cú khảnăng 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 3 lớp đất Lớp đất thứ 3 là đất sột cứng, không phải là tầng đá gốc,nên chọn giải pháp móng là móng cọc ma sát BTCT, mũi cọc nằm ở lớp thứ 3

PHẦN 2: THIẾT KẾ KỸ THUẬT.

2

Ngang cÇu Däc cÇu

24 cäc BTCT 450 X 450

L = 30.00 m

-4.5(C§§AB) -2.5(C§§B)

170 170

-2.50 +7.9(MNCN)

2.2 Lùa chän kÝch thíc c«ng tr×nh

2.2.1 Chọn vật liệu

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

+ Bê tông có fc' = 280MPa

+ Thép ASTM A615, có fy = 420 MPa

2.2.2 Lựa chọn kích thớc và cao độ bệ cọc

• Cao độ đỉnh trụ (CĐĐT)

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:

.m3.0H

MNTT

m1MNCNmax

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

Vậy chọn các thông số thiết kế nh sau:

là -33.50m

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

Lc = CĐĐB - Hb - CĐMC

4

2.3 Tính toán tải trọng.

2.3.1 Träng lîng b¶n th©n trô

* TÝnh chiÒu cao th©n trô

ChiÒu cao th©n trô Htr:

Htr = C§§T - C§§B - CDMTHtr = 8.7 +2.5 - 1.4 = 9.8 m

o h

h

o

HÖ sè t¶i träng: Ho¹t t¶i: n = 1.75

 Tải trọng thẳng đứng tiêu chuẩn ngang cầu: Ntc

n ttr

o t

o h

H M

h o

* Tổ hợp tải trọng theo phơng ngang ở TTGHCĐ

 Tải trọng thẳng đứng tính toán ngang cầu

n ttr

o t

o h tt

Q Q N N

2.4 Xác định sức chịu tải dọc trục của cọc

2.4.1 Sức kháng nén dọc trục theo vật liệu P R

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

Dùng cốt đai thờng, ta có: Pr = ϕ*Pn = ϕ*0.8*{0.85*fc'*(Ag – Ast) + fy*Ast}Trong đó:

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= 8*387=3096mm2

Vậy: Pr = 0.75*0.8*{0.85*28*(202500-3096) + 420*3096}

= 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 = Cuu

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 NTrong 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

Diện tích

As mm2

Hệsốα

SuMPa

qs MPa

Qs=qs*AsN

3 14200 1800 25560000 0.753 0.0497 0.0374 956560

N

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)

•Đối với đất dính qp=9Su

b corr

D

D N

V iớ :

N92.1log77.0

v 10

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

' v

σ : Ứng suất hữu hiệu thẳng đứng

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 dính nên ta có kết quả tính Qp như sau: qp= 9Su = 9*0.0497=0.4473MPa

Kích thước bệ cọc sau khi bố trí: Với 24 cọc bố trí như hình vẽ

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 =797.841 (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

: trọng lượng riêng của nước Vcoc : Thể tich một cọc

Ptt : Sức kháng nén tính toán của cọc đơn Ptt = 904.16 (kN)

Do v y sau khi xói l áy b không ti p xúc ch t ch v i t n n nên khậ ở đ ệ ế ặ ẽ ớ đấ ề ả

n ng ch u l c riêng r c a t ng c c ph i nhân thêm h s , ă ị ự ẽ ủ ừ ọ ả ệ ố được xác nh nhđị ưsau:

= 0.65 v i kho ng cách tim n tim b ng 2.5 l n ng kính

Trong đó:

+ X: Chiều rộng của nhóm cọc (mm)

+ Y: Chiều dài của nhóm cọc (mm)

+ Z: Chiều sâu của nhóm cọc (mm)

∆p: áp lực móng tĩnh tác dụng tại trọng tâm của lớp tính lún Áp lực này bằngvới tải trọng tác dụng tại đỉnh của nhóm được chia bởi diện tích móng tươngđương và không bao gồm trọng lượng của các cọc hoặc đất giữa các cọc (MPa)S: Độ lún của nhóm cọc( mm)

D': Độ sâu hữu hiệu lấy bằng 2Db/3 = 19.33m

Db: Chiều sâu chon cọc trong lớp chịu lực

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

e0: Hệ số rỗng ban đầu của lớp đất

* Tính ∆ p

- Xác định kích thước móng tương đương:

Giả sử dưới cao độ -34.00m nền đất không lún

+ Chiều rộng móng tương đương, Btđ=4.05 +5.08 = 9.13m

+ Chiều dài móng tương đương, Ltđ=6.45 + 5.08 = 11.53m

- Diện tích của móng tương đương: F = Btd*Ltd = 105.269 m2

- Áp lực tĩnh tác dụng lên móng tương đương:

- Ứng suất thẳng đứng hữu hiệu σ'v=

* Độ lún của nhóm cọc:

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= 30m được chia làm 3 đốt = 10 + 10 + 10(m)

q N

M max(2)

0,294 ld

 q= 1.25*0.2025*24.5= 6.202(KN/m)

Biểu đồ mô men cọc khi vận chuyển

Chiều dài đặt vị trí móc cẩu : a= 0.207*ld= 0.207*10=2.07 m

Mô men lớn nhất:

• trường hợp treo cọc lên giá búa

Chiều dài đặt vị trí móc cẩu: b= 0.294*ld=0.294*10=2.94 m

Mô men lớn nhất:

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

Vậy: fct <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 :

As: Diện tích cốt thép chịu kộo 5*387=1935 (mm2)

20

s

A : DiÖn tÝch cèt thÐp chÞu nÐn=3*387=1161 (mm2)

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

Giới hạn chảy của cốt thép chịu nén:

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

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:

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: