Bài mẫu BTL Nền móng

Chi tiết cấu tạo cọc và hộp nối cọc Phương án thi công cọc và bệ cọc Hình chiếu dọc cầu Hình chiếu ngang cầu I... Nghiên cứu tính toán các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất, trên cở sở đó t

TKMH NỀN MÓNG GVHD: NGUYỄN THANH TÂM

`

THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN & MÓNG

A

.Y Ê U C Ầ U CH U N G

1

hạn

2

Chi tiết cấu tạo cọc và hộp nối cọc

Phương án thi công cọc và bệ cọc

Hình chiếu dọc cầu Hình chiếu ngang cầu

I

S Ố L I Ệ U T H IẾT K Ế : Phương án 1 – 2 – 2

1 Tải trọng tác dụng:

Hệ số tải trọng: + Hoạt tải : n = 1.4

+ Tĩnh tải : n = 1.1

TKMH NỀN MÓNG GVHD: NGUYỄN THANH TÂM

`

2 Điều kiện thủy văn và chiều dài nhịp:

3 Số liệu hố khoan địa chất: (theo hình trụ lỗ khoan PA03)

STT

lớp

M

W

%

%

%

IP

%

IL

-γ

γs

γc

e

-Sr

-φ

Độ

C

Cu

KPa

C

á c k í h i ệ u sử d ụ n g tro n g t ính t o á n đ ị a c h ấ t c ô n g t rì nh :

W(%) : Độ ẩm

e : Hệ số rỗng

Sr : Độ bão hoà

 ( độ ) : Góc ma sát trong của đất

- Lớp số 1: Bùn sét màu xám đen,lẫn di tích thực vật Chiều dày lớp là 6.2 m, cao

độ tại mặt lớp là 0.0 m, cao độ đáy lớp là –6.2 m

- Lớp số 2: Sét màu nâu, trạng thái nửa cứng Chiều dày lớp 22.4 m, cao độ tại mặt lớp là – 6.2 m; cao độ đáy lớp là – 28.6 m

- Lớp số 3: Sét màu nâu đỏ, đốm xám trắng, trạng thái cứng

Cao độ tại mặt lớp là – 28.6 m

Trên cơ sở diều kiện địa chất đã có Nghiên cứu tính toán các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất, trên cở sở đó ta đánh giá trạng thái của đất để lựa chọn tầng đất tốt nhất phục vụ cho việc thiết kế móng

Theo quan điểm trong cơ học đất thì các loại đất dính là có thể làm nền cho các công trình xây dựng khi ở trạng thái cứng, nửa cứng Nếu ở trạng thái dẻo mềm thì cũng

có thể đặt được móng nhưng với điều kiện là công trình nhỏ tải trọng không lớn

Vậy theo qui định trên và căn cứ vào kết quả khoan địa chất ta biết được trạng thái của các lớp đất như đã ghi ở bản số liệu hố khoan địa chất Ta thấy:

Điều kiện địa chất công trình trong phạm vi khảo sát đơn giản, chủ yếu là các lớp đất sét, đặc biệt lớp 3 có khả năng chịu lực tốt

I I N H Ậ N X É T VÀ K I Ế N N GHỊ

Ở đồ án thiết kế này, đối với địa chất như ta đã phân tích trên, ta không thể làm móng nông vì nếu làm móng nông thì phải đặt móng đến lớp đất tốt ở rất sâu dẫn đến kích thước móng rất lớn gây tốn kém về khối lượng, thời gian thi công ; do đó ta không chọn giải pháp móng nông Giải pháp còn lại ở đây là ta chọn 1 trong 2 phương án, đó là móng cọc bệ thấp hoặc móng cọc bệ cao Móng cọc bệ thấp có giá thành cao và thi công phức tạp hơn móng cọc bệ cao do dó ta chọn phương án móng cọc bệ cao để thiết kế kỹ thuật

THIẾT KẾ KỸ THUẬT

I Các ký hiệu được sử dụng:

- Cao độ đáy dầm CĐĐD

- Cao độ đỉnh trụ CĐĐT

- Cao độ mặt bệ CĐMB

- Cao độ đáy bệ CĐĐB

- Cao độ mũi cọc CĐMC

- Cao độ mặt đất sau xói lở CĐMĐSXL

- Mực nước cao nhất MNCN

- Mực nước thấp nhất MNTN

- Mực nước thông thuyền MNTT

STT Tên tải trọng Tải trọng tiêu chuẩn tải trọngHệ số Tải trọng tính toán I

TẢI TRỌNG

tc

=8117.03 kN

Vtt = Gtt + Ntt + Ntt

= 9333.733 kN

`

II Lựa chọn kích thước trụ:

- Cao độ đáy dầm :

- Cao độ đỉnh trụ :

CĐĐT = CĐĐD – 0.3 = 7.25 m – 0,3 = 6.95 m

- Cao độ mặt bệ:

CĐMB = MNTN – 1.25 = 2.25 – 0.75 = 1.5 m

- Chiều dày bệ:

- Cao độ đáy bệ :

- Chiều cao cột trụ:

- Kích thước bệ theo phương ngang, phương dọc cầu:

B = 1,2 + 2.a L =

4,5 + 2.b Chọn a

= b = 1 m

Suy ra: B = 3.2 m; L = 6.5 m

- Thể tích toàn trụ:

Vtrụ = Vbệ + Vcột trụ + Vxà mũ

  0.6 2

 5.55  6, 5  3, 2

 1.5

- Thể tích phần trụ dưới MNTN:

V’trụ              .

0.62 1.25 4.5 1.2 1.25 1.2 6.5 3.2 1.5 37.563m3

III Xác định tổ hợp tải trọng thiết kế tại đáy bệ:

Trọng lượng trụ:

t h trụ t h

II TẢI TRỌNG NGANG

III

MOMEN

Phương dọc cầu

= 2579.5 kN.m

Phương ngang cầu

= 2984.1 kN.m

Với Z = CĐĐT – CĐĐB = 6.95 – 0 = 6.95 m

c

`

x x

IV Xác định kích thước cọc, sức kháng cọc đơn:

4.1: C h ọn k í c h t h ư ớ c c ọ c :

- Kích thước mặt cắt ngang cọc là cọc vuông cạnh a = 400 mm

- Cao độ mũi cọc: - 22.00 m

- Chọn cao độ mũi cọc căn cứ vào:

+ Mặt cắt địa chất

+ Mũi cọc cắm sâu vào lớp đất chịu lực

- Căn cứ vào các điều kiện trên cọc được chọn là cọc vuông bê tông cốt thép đúc sẵn ,có kính thước a = 400 mm Cao độ mũi cọc là - 22.00 m

Lc = cao độ đáy bệ – cao độ mũi cọc Trong đó: Cao độ đáy bệ = +0.0 m

→ Chiều dài của cọc: Lc = 0.0 - (-22.0) = 22.00 m

c g st y st

`

4 2 T í nh sức k h á n g dọc t r ục c ủ a c ọc đ ơ n t h e o q u y t r ì n h 22 T C N 2 72 - 200 5 :

4 2 1 T ính s ứ c kh á n g d ọ c t r u c t h e o v ật l i ệ u

’

c c

= 27592,85(Mpa)

+ φ = 0,75 (hệ số sức kháng)

- Nên sức kháng dọc trục tính toán theo vật liệu là:

= 2881952,64 N ≈ 2881,95 kN

- Kiểm tra lượng cốt thép tối đa:

Ast

 25 12

 0, 0157  0, 08

(thỏa mãn)

Ag 160000

- Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu:

'

Ast

(thỏa mãn)

Ag 160000 f y 4

2 2 T í n h sức k h á ng dọc tr ụ c t h e o đất n ề n :

(theo phương pháp phân tích tĩnh)

Q R   Q n   q Q ult

Trong đó :

Ap

đơn

2 2

Lớp đất

thứ i

Chiều dài

cọc trong

S

Q = q A (N)

3 3

Qsi

2072800

`

Sức kháng đơn vị mũi cọc trong đất sét bão hòa (Mpa) được tính như sau:

Do đó sức kháng mũi cọc bằng:

b) Tính sức kháng thân cọc:

Các lớp đất đều là đất dính

Dùng phương pháp α để tính ma sát bề mặt đơn vị danh định MPa:

1

25 KPa

50KPa

5

Ta có bảng kết quả:

u i si i u si si si

2528x10

c) Sức kháng đỡ của một cọc đơn:

Tra bảng 10.5.5-2 – Các hệ số sức kháng theo trạng thái giới hạn cường độ địa kỹ thuật cho các cọc chịu tải trọng dọc trục ta được:

Với λ = 0.8

Như vậy sức chịu tải dọc trục của cọc theo đất nền:

= 1292.2 kN

Sức chịu tải của cọc lấy giá trị nhỏ hơn trong 2 giá trị là sức chịu tải của cọc theo đất nền

và sức chịu tải của cọc theo vật liệu:

4 3.T í nh sức k h á n g đỡ n g a n g c ủ a c ọc đ ơn:

Sức kháng đỡ ngang của cọc đơn được tính theo công thức sau:

PR  

Pu

Trong đó:

Theo phương pháp Broms :

Sức kháng đỡ ngang tới hạn danh định trong trường hợp đầu cọc ngàm được

tính theo công thức sau:

Đối với đất dính:

Pu  9Cu B  L 1.5B 

Trong đó : L: Là chiều dài cọc ngập trong đất.(m)

B : đường kính cọc (m)

Đối với đất rời:

P  1, 5'

BL2 K

u p

Trong đó : L: Là chiều dài cọc ngập trong đất.(m)

B : đường kính cọc (m)

Cu1 = 2KPa

Pu1= 9x2x0,4x(3,9-1,5x0,4)=23.76 kN

Pu3= 9x163x0,4(22,4-1,5x0,4)=12792,24kN

V Xác định số lượng cọc, bố trí cọc trong bệ, tính nội lực trong cọc:

5.1: S ố l ư ợ n g c ọ c :

`

- Sức chịu tải nhỏ nhất của cọc :

-Số lượng cọc: n = β = 1,5x

Với β=1,5

5.2 Bố t rí cọc như hìn h v ẽ:

9333.733 1292.2 = 10.3

Các cọc được bố trí theo hình thức lưới ô vuông trên mặt bằng và hoàn toàn thẳng đứng trên mặt đứng , với các thông số :

Tổng số cọc trong móng n = 18 cọc

Số hàng cọc theo phương dọc cầu n = 3 khoảng cách tim các hàng cọc theo phương

Số hàng cọc theo phương ngang cầu m = 6 khoảng cách tim các hàng cọc theo

Khoảng cách từ tim cọc ngoài cùng tới mép bệ theo phương dọc cầu là

Kích thước bệ cọc sau khi bố trí :

 Theo phương dọc cầu:

 Theo phương ngang cầu:

6,5m MẶT BẰNG BỐ TRÍ CỌC TRONG BỆ

6500

600 2 x1 0 00 13 0 0 2x 1 000 600

SVTH: TRANG HÀ DUY BÁCH Trang

1010

`

MẶT CẮT NGANG CỌC

NỘI LỰC LỚN NHẤT TRONG CỌC:

+ Lực dọc trục lớn nhất là 878.437KN – cọc 13

+ Momen lớn nhất là 30.185 KNm – cọc 13

+Lực cắt lớn nhất là KN 13.222 KN – cọc 13

V

I/ K i ểm t oán m óng c ọ c :

6.1.Kiểm toán theo trạng thái giới han cường độ:

6.1.1 Kiểm toán sức kháng đỡ dọc trục của cọc đơn :

Trong đó :

Ptt = Sức kháng tính toán chịu nén của cọc đơn : Ptt = 1292,2 (KN)

∆N = Trọng lượng bản thân cọc :

Thay số vào trên ta được :

toán khi sử dụng FP-Pier)

Ta có:

6.1.2 Kiểm toán sức kháng đỡ dọc trục của nhóm cọc :

Công thức kiểm toán :

Trong đó:

VC

QRg

Qg

 g

: Sức kháng đỡ dọc trục tính toán của nhóm cọc : Sức kháng danh định của nhóm cọc

: Hệ số sức kháng đỡ của nhóm cọc Sức kháng của nhóm là giá trị tổng của các sức kháng sửa đổi riêng rẽ của mỗi cọc trong nhóm

a) Tổng sức kháng sửa đổi riêng rẽ của mỗi cọc trong nhóm

Qg    Qp  Qs 

Trong bài, theo phương dọc cầu, khoảng cách tim đến tim bằng 2.5 lần đường kính, nên

Q

 Q

1 

 Q Q  Q       n Q  0, 65  0, 65 18 1292, 2  9827, 2KN

g  p s g Ri

b) Sức kháng trụ tương đương

Qg   2 X  2Y  Z Su  XYNC Su

5700

Y  2400

Z  22000

Khi 2.5 

 7, 5 1  0 2  570 0  

11.06

X C 

Y   2400 

   

`

cọc

S  6 2  0, 00 2  2 2.4  0, 1 63

u

6.2  22.4

 Q2   2  5700  2  22000  22000  0,043  2400  5700 11.06  0,163

= 77070430 N= 77070430 kN C) Sức kháng đỡ d ọc t rục của nhóm cọc:

 Q  min g g gQ 1 ; Q 2   9827.2KN

 VC  9333.733  QRg   Qn   g Qg  9827, 2 kN

6 1 3 K i ểm to á n sức khá n g đ ỡ n g ang c ủ a cọc đơn :

Công thức kiểm toán :

Q  PR   Pu

Trong đó:

Q : Tải trọng ngang tác dụng lên cọc đơn (đã nhân hệ số), là giá trị lực cắt lớn nhất trên cọc đơn, theo kết quả của FB – Pier

Với

max doccau ngangcaumax

PR : Sức chịu tải ngang tính toán của cọc ( đã tính ở phần 4.3)

 PR  112816  12816kN

Pu : Sức chịu tải ngang giới hạn (danh định) của cọc đơn

 : Hệ số sức kháng( =1)

 Q  13.222KN  PR  12816KN

6.1.4 Kiểm t oá n s ức khá ng đỡ ng ang của nhó m cọc :

Công thức kiểm toán :

Qg  PR   PLg  L  PL

Q g : Tải trọng ngang tác dụng lên nhóm cọc (đã nhân hệ số)

6 6

Qg  max(QXi ; QYi )  79.332KN

PR : Sức kháng ngang của nhóm cọc

PLg

PL

: Sức kháng ngang danh định của nhóm cọc

: Sức kháng ngang danh định của cọc đơn, xác định bằng phương pháp

Broms ở phần 4.3 (PL  Pu  12816KN )

φL: Hệ số sức kháng ngang của cọc,lấy bằng 0.65( phá hoại khối, đất sét)

 : Hệ số hữu hiệu của nhóm cọc, lấy bằng 0.85( đất dính)

PR = 0,85×0,65×6×12816= 42485.04KN

Vậy ta có Q g = 79.332KN < PR = 42485.04KN

=> ĐẠT

6 2 K i ể m t o á n t h eo trạ n g thái g iới h an s ử dụ n g :

6

2 1 K i ể m t o á n ch u y ể n v ị n g a n g :

Giới hạn về chuyển vị ngang của móng cọc không được vượt quá chuyển vị ngang cho phép là 38 mm

Theo kết quả của chương trình FP-Pier ta có được chuyển vị lớn nhất theo các phương dọc cầu (X) , phương ngang cầu (Y) , phương thẳng đứng (Z) tại vị trí đầu mỗi cọc như sau:

*** Maximum pile head displacements ***

1.2.2 K i ểm t oán c hu y ể n v ị th ẳ n g đ ứ ng :

6

2 2.1 T í nh l ú n c ủ a m óng c ọ c :

a/ Xác định cao độ và kích thước móng tương đương:

Theo phương ngang cầu:

X  A  D  2 2

D

.tg   5,3  0, 4  2 2 19.7  1 12.27m

3 b 3 4

Theo phương dọc cầu :

2 2 1

Y  B  D  2 

3 D  tg 

b

 2  0 4  2   1 9, 7



3 4

Trong đó :

X: Chiều dài móng tương đương Y: Chiều rộng móng tương đương

B = 2: Khoảng cách xa nhất của 2 tim theo phương dọc cầu.(m)

A = 5,3: Khoảng cách xa nhất của 2 tim theo phương ngang cầu.(m)

- Áp lực tính lún tại móng tương đương:

Vl tc 8 117.03

p1   

73.75 ( kN / m 2 )

Y1 X1 12, 27  8.97

b/ Tính toán ứng suất do trọng lượng bản thân các lớp đất theo chiều sâu :

-Đối với đất dính gồm nhiều hạt nhỏ như các hạt sét, hạt keo thì nước khó chiếm đầy thể

-Để vẽ được biểu đồ ứng suất do tải trọng bản thân của đất dưới đáy móng , ta tính ứng suất tại một số điểm đặc biệt , đó là các điểm biên trên và biên dưới của mỗi lớp đất tự nhiên , điểm mũi cọc , riêng với tầng đất nằm dưới móng khối quy ước ta tính ứng suất tại các điểm biên trên và biên dưới của móng khối quy ước

3 b 3

-Ta có hình vẽ và bảng sau:

TKMH NỀN MÓNG

GVHD: NGUYỄN THANH TÂM

 



(m)

γ đn =γ bh -γ n

(KN / m 2 ) p2i (KN/m2)

Lớp 1:

Sét mềm

-2,2

Lớp 2:

Lớp 3 : sét

màu loang lổ

(Nâu đỏ nâu

vàng, xám

trắng), trạng

thái nửa cứng

' '

vi vi 1

p1i 

  zi  zi 1 2

p2i p1i

2 (KN/m )

**Bảng tính lún cho từng lớp và Tổng độ lún (S):

nâu đỏ, đốm xám trắng, trạng thái nửa cứng

S  ( e1i  e2 i

).h

1 e1i

6.2.2.2Kiểm toán lún theo công thức:

L :Chiều dài nhịp tính toán (L = 32,4 m)

Do vậy, công trình đảm bảo vể độ lún khi chịu tác dụng của các tải trọng thiết kể và tải trọng bản thân