thuyết minh đồ án nền móng

thuyết minh chi tiết đồ án nên móng hệ đại học chính quy....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Điều kiện địa

hình chiếu dọc trụ cầu

Cao độ mặt đất sau khi đã tính xói lở

SỐ LIỆU ĐẦU BÀI

1 Tải trọng tác dụng

2 Điều kiện thủy văn và chiều dài nhịp:

PHẦN I: BÁO CÁO KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU VỰC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG

1.1.Mô tả cấu tạo địa chất

+ Lớp1: Là 1 lớp đất bụi, màu xám xanh, xám đen Chiều dày của lớp là 1.60m, cao độ

mặt lớp là 0.8m, cao độ đáy là -0.8m Lớp có độ ẩm W= 94.10% Lớp đất ở trạng thái tínhdẻo cao, rất mềm

+ Lớp 2: Lớp 2 là lớp sét gầy pha cát, màu xám nâu, xám xanh Chiều dày lớp là 11.70m,

cao độ mặt lớp là -0.8m, cao độ đáy là -10.90m Lớp đất cố độ ẩm W= 26.47% Lớp đất ởtrạng thái cứng đến vừa cứng

-+Lớp3: Lớp 3 là lớp cát sét, cát bụi, màu xám vàng, xám trắng Chiều dày của lớp là

63.30m, cao độ mặt lớp là -10.90m, cao dộ đáy -74.20m Lớp có dộ ẩm W= 16.90% Lớp đất

ở trạng thái chặt vừa đến chặt, bão hào nước

+ lớp 2 đất cứng hơn nhưng cũng chưa đủ khả năng để đặt móng công trình

+ Lớp 3: có chỉ số SPT tương đối lớn và chỉ số độ sệt< 0,đất khá chặt nên ta đặt mũi cọc tại lớp đất này,

PHẦN II THIẾT KẾ KĨ THUẬT

500

1500 4500

3300 1500

2.2 Chọn sơ bộ kích thước công trình

2.2.1.Chọn vật liệu

+ Bê tông có f’c = 28 MPa,có γbt

= 24 kN/m3

+ Thép ASTM A615 có fy = 420MPa

2.2.2 Kích thước và cao độ của bệ cọc

MNTT: Mực nước thông thuyền, MNTT= 2,5m

Htt: Chiều cao thông thuyền, Htt= 2,5m

Bảng 2.1 Khổ giới hạn thông thuyền trên các sông có thông thuyền

Cấp đường sông

Khổ giới hạn tối thiểu trên mức nước cao có chu kỳ 20 năm ( m)

Theo chiều ngang Theo chiều thẳng

đứng( trên toàn CR)Cầu qua sông Cầu qua kênh

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 lớn, địa chất gồm 3 lớp , lớpthứ 3 rất dày và không phải tầng đá gốc, nên chọn giải pháp móng là móng cọc ma sát BTCT, mũi cọc nằm ở lớp thứ 3

Chọn cọc bê tông cốt thép đúc sẵn, cọc có kích thước là: 0,45 ×0,45m; được đóng vào lớp số 3 làlớp cát xét màu xám vàng, xám trắng, trạng thái chặt vừa đến chặt Cạo độ mũi cọc là -29mChiều dài của cọc ( Lc) được xác định như sau:

Lc= CĐĐB– Hb– CĐMC= -2– 2– (-29)= 25m

Trong đó: CĐMC: là cao độ mũi cọc CĐMC= -29m

Kiểm tra: = = 55,55 <70 thỏa mãn yêu cầu về độ mảnh

MNTN

MNCN Cao độ đỉnh trụ

N

o h

N

o h

H

o

M

Hệ số tải trọng: Hoạt tải : n = 1.75

Tĩnh tải: n = 1.25

γbt= 24,50 kN/m 3: Trọng lượng riêng của bê tông

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

2.3.2.1 Tổ hợp tải trọng theo phương dọc cầu ở TTGHSD

+ Tải trọng thẳng đứng tiêu chuẩn dọc cầu:

2.3.2.2 Tổ hợp tải trọng theo phương dọc cầu ở TTGHCĐ

+ Tải trọng thẳng đứng tính toán dọc cầu

o t

§

§CT

§

§C(xH

M

h o

SD

tn n tr bt

o t

o h

§

§CT

§

§C(xxH75.1xM

§

C

+ Tổ hợp tải trọng thiết kế tại đỉnh bệ

f

y

f

' c

f

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

: Cường độ nén quy định của bê tông ở tuổi 28 ngày (MPa)

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

Ag : Diện tích mặt cắt nguyên của cọc, Ag = 450x450= 2025000mm2Ast : Diện tích cốt thép, Ast= 8x380= 3040 mm2

Trong đó: Qp : Sức kháng mũi cọc (MPa)

qp : Sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa)

L: chiều dài cọc trong các lớp đất

: Hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc

: Hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc

ϕ

s s

+ Đối với đất dính tính theo phương pháp α: qp v

Bảng 2.4 Tổ hợp tải trọng thiết kế tại đỉnh bệ

STT Loại

đất

Su(MPa)

N

Hệ sốkết dính α L

(mm)

As(mm2)

qs(Mpa)

Qs(N)

u

q = α

= 0,77 log10 ( ) 16= 9,93qp= = 15,18 (N/mm2)ql= 0,4= 0,4 9,93= 3,97(N/mm2) qp= 15,18 (N/mm2)

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 hơn225mm

- Khoảng cách tim đến tim các cọc không được nhỏ hơn 750mm hoặc 2.5 lần đường kínhhay bề rộng cọc, chọn giá trị nào lớn hơn

Với n = 18 cọc được bố trí theo dạng lưới ô vuông trên mặt bằng và được bố trí thẳngđứng trên mặt đứng, với các thông số :

- Số hàng cọc theo phương dọc cầu là 3 Khoảng cách tim các hàng cọc theo phươngdọc cầu là 1800 mm

- Số hàng cọc theo phương ngang cầu là 6 Khoảng cách tim các hàng cọc theo phươngngang cầu là 1800 mm

- Khoảng cách từ tim cọc ngoài cùng đến mép bệ theo cả hai phương dọc cầu và ngang cầu

là 500 mm

)QPmin(

Với 18 cọc ta bố trí như hình sau:

2.5.3.1 Tổ hợp tải trọng ở TTGHSD theo phương dọc cầu tại đáy bệ

SD 1

SD 1

SD

b n bt

§ C 1

§

C

2.6. Kiểm toán theo trạng thái giới hạn cường độ

Trường hợp các cọc đều thẳng đứng, tải trọng tác dụng lên đầu cọc được xác định theocông thức sau:

Hình 2.4 Phân bố dọc theo phương dọc cầu

Tải trọng tác dụng lên các cọc được tính theo bảng sau:

Bảng 2.6 Tải trọng tác dụng lên mỗi cọc theo phương dọc cầu

=

= C § 1

§ 1

§

Công thức kiểm toán:

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

Vc Qg= Qg1 + Qg2Trong đó :

+ =0.65 với khoảng cách tim đến tim bằng 2.5 lần đường kính

+ =1.00 với khoảng cách tim đến tim bằng 6 lần đường kính

+ nếu khoảng cách giữa hai tim cọc nằm trong khoảng từ 2,5d đến 6d thì ta nội suy tìm

Q2: sức kháng dọc trục tương đương được tính bằng công thức sau:

Q1: sức kháng dọc trục của cọc đơn trong đất dính là:

η

η

η

Q2 =

Vì mũi cọc đặt trong lớp đất cát nên Su= 0 nên:

Q2= ( 2X + 2Y).Z Su= (24050 + 29450)69000,033= 6147,9(KN)Trong đó :

Độ lún ổn định của kết cấu móng được xác định theo móng tương đương

Ta có trường hợp này lớp đất tốt là lớp đất rời ( lớp 3 ) Vì vậy móng tương đương nằm trong lớp đất rời

(2X+2Y)ZSu +XYNCSu

D =18.1 m b

: là độ lún nhóm cọc (mm)

q: áp lực tĩnh tác dụng tại 2Db/3 cho tại móng tương đương, áp lực này bằng với tải trọng tác dụng tịa đỉnh của nhóm cọc được chia bởi diện tích móng tương đương và không bao gồm trọng lượng của các cọc hoặc giữa đất của các cọc

N0 : tải trọng thẳng đứng tại đáy bệ ở TTGHSD, N0 = 5768,6 KN

S: diện tích móng tương đương

B: chiều rộng hay chiều nhỏ nhất của nhóm cọc (mm), B= 4050mm

Db: độ sâu chộn cọc trong lớp đất chịu lực: 18100mm

⇒

D’: độ sâu hữu hiệu lấy bằng 2Db/3(mm), D’= 12066,7mm

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

Ta có I = 1- 0,125 = 1- 0,125= 0,63 0I= 0,63

* Tính q: tính tới đáy móng tương đương

Kích thước cửa móng tương đương:

+ chiều dài móng tương đương :

L1= L= 10 (m) + chiều rộng móng tương đương:

Bl= B= 4,6(m)Suy ra: S= 104,6= 46(m2)

Do đó q= = = 125,40( KN/m2)= 0,125Mpa

+ ứng suất thẳng đứng hữu hiệu :

= (14,4207 0,5) + ((14,388- 9,81) 1,1) + (10,1(19,39- 9,81)) (12,07(20,52- 9,81)) = 238,27(KN/m2) = 0,238 (Mpa)

+ Tính

= 0,77 log10 ( ) 14= 9,77

Vậy độ lún của nhóm cọc: = = = = 16,4(mm)

= 16,4 mm25,4 mm đạt yêu cầu về độ lún cho phép

2.8. Tính toán kiểm tra cọc

Tổng chiều dài cọc dùng để tính toán và bố trí thép là chiều dài đúc cọc: Lc= 25,5m Được chiathành 3 đốt có chiều dài 9m; 9m; 7,5m

2.8.1. Tính mô men theo sơ đồ cẩu cọc và treo cọc

Mmax(2): Mômen trong cọc theo sơ đồ treo cọc

2.8.1.1. Tính mômen cho đốt cọc có chiều dài L d = 9 m

 Tính mô men lớn nhất trong cọc theo sơ đồ cẩu cọc

Các móc cẩu đặt cách đầu cọc một đoạn :

Hình 2.6 Biểu đồ momen ứng với sơ đồ cẩu cọc l=9m

Ta có mặt cắt có giá trị mô men lớn nhất là :

Mmax(1)= 10,04 (KN.m)

• Tính mô men lớn nhất trong cọc theo sơ đồ treo cọc

Móc được đặt cách đầu cọc một đoạn

b = 0.294Ld = 0.294 x 9 = 2.646(m)

Dưới tác dụng của trọng lượng bản thân ta có biểu đồ mô men như sau :

6354

17.36

16.34

Hình 2.7 Biểu đồ momen ứng với sơ đồ treo cọc l=9m

Ta có mặt cắt có giá trị mô men lớn nhất là :

Mmax(2)= 0.5×q×b2 = 17,36 (KN.m)Vậy mô men lớn nhất dùng để bố trí cốt thép là :

Mtt = max(Mmax(1) ; Mmax(2) ) = max(10,04; 17,36) = 17,36( KN.m)

2.8.1.2 Tính mômen cho đốt cọc có chiều dài L d = 7,5m

 Tính mô men lớn nhất trong cọc theo sơ đồ cẩu cọc

Các móc cẩu đặt cách đầu cọc một đoạn :

a= 0,207 Ld = 0,2071,55( m) Chọn a = 1,55( m)

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

Hình 2.8 Biểu đồ momen ứng với sơ đồ cẩu cọc l=7,5m

Ta có mặt cắt có giá trị mô men lớn nhất là :

Mmax(1)= 6,05 (KN.m)

- Tính mô men lớn nhất trong cọc theo sơ đồ treo cọc

Móc được đặt cách đầu cọc một đoạn

b = 0.294Ld = 0.294 x 7,5 = 2,205 (m)

Dưới tác dụng của trọng lượng bản thân ta có biểu đồ mô men như sau :

5295

12,05

11,35

Hình 2.9 Biểu đồ momen ứng với sơ đồ treo cọc l=7,5m

Ta có mặt cắt có giá trị mô men lớn nhất là :

Mmax(2)= 0.5×q×b2 = 12,05 (KN.m)

Vậy mô men lớn nhất dùng để bố trí cốt thép là :

Mtt = max(Mmax(1) ; Mmax(2) ) = max(6,05; 12,05) = 12,05( KN.m)

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

Có cường độ chịu kéo khi uốn của bê tông là :

)(334.32863.0'63

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 kéonhỏ hơn nhiều so với cường độ chịu nén vì vậy trục trung hòa lệch về phía trên trục đối xứng

Hình 2.11:Hình biểu diễn trạng thái ứng suất

+ Giả thiết tất cả các cốt thép đều chảy dẻo ⇒

'

s f f

f = =Phương trình cân bằng nội lực theo phương trục dầm :

y s c y

s y

f

= 28 (Mpa)

fy : Cường độ chảy của côt thép, fy = 420 (Mpa)

a : Chiều cao vùng nén tương đương

' s '

f c

d c 003

s 1

f c

c d 003

.

0 − ≥ ε =

=

ε

y y 2

s 2

s

E

f c

c d 003

s

y y

'

10 x

420 E

=

=

= ε

28 03 0 f

' f 03

2.8.3. Bố trí cốt thép đai cho cọc

Do cọc chủ yếu chịu nén, chịu cắt nhỏ nên không cần duyệt về cường độ của cốt thép đai.Vì vậycốt thép đai được bố trí theo yêu cầu về cấu tạo cốt thép đai dùng thép thép 6

+Đầu mỗi cọc ta bố trí thép 6 với bước cốt đai là 50 mm trên một chiều dài là: 950mm( với đoạnmũi cọc 1050mm)Và 100mm trên đoạn chiều dài 900mm

+ Đoạn còn lại của mỗi đoạn cọc (phần giữa đoạn cọc) bố trí với bước cốt đai là: 150 mm

2.8.4. Chi tiết cốt thép cứng mũi cọc

2.8.7. Cốt thép móc cẩu

Cốt thép móc cẩu được chọn có đường kính Φ

22 Do cốt thép bố trí trong cọc rất thừa vìvậy ta có thể sử dụng luôn cốt thép móc cẩu làm móc treo khi đó ta không cần phải làm móc thứ

3 tạo điều kiện thuận lợi cho việc thi công và để cọc trong bãi

2.8.8. Tính mối nối thi công cọc

Ta sử dụng mối nối hàn để nối các đoạn cọc lại với nhau Mối nối phải đảm bảo cường độ mối nối tương đương hoặc lớn hơn cường độ cọc tại tiết diện có mối nối

Để nối các cọc lại với nhau ta sử dụng 4 thép bản L100 100 12× ×

táp vào 4 góc của cọc rồi sử dụng đường hàn để liên kết 2 đầu cọc.Ngoài ra để tăng thêm an toàn cho mối nối ta sử dụng thêm

4 thép bản 260 150 10× ×

được táp vào khoảng giữa 2 thép góc để tăng chiều dài hàn nối

-Chọn đường hàn có chiều dày w=10mm được chế tạo bằng que hàn E70XX có cường độ Fexx=485MPa

Khả năng kháng cắt tính toán trên 1 đơn vị chiều dài đường hàn là :

 Cường độ chịu cắt do đường hàn quyết định :

Tổng chiều dài đường hàn cần tính là :