Hướng dẫn đồ án nền móng chuyên ngành cầu đường

1) Nội dung: Thiết kế móng cọc cho trụ cầu. 2) Yêu cầu: Biết lựa chọn kích thước cọc, bệ cọc, tính toán nội lực đỉnh cọc, tính toán chuyển vị ngang, mô men, ứng suất ngang theo chiều sâu, tính toán vật liệu cọc, cấu tạo cọc, bệ, tính toán móng cọc theo các trạng thái giới hạn. 3) Qui trình thiết kế: .....

Hớng dẫn đồ án nền móng

Ngành cầu đờng Phần I- nội dung yêu cầu và qui trình thiết kế

1)- Nội dung: Thiết kế móng cọc cho trụ cầu

2)- Yêu cầu: Biết lựa chọn kích thớc cọc, bệ cọc, tính toánnội lực đỉnh cọc, tính toán chuyển vị ngang, mô men, ứngsuất ngang theo chiều sâu, tính toán vật liệu cọc, cấu tạo cọc,

bệ, tính toán móng cọc theo các trạng thái giới hạn

3)- Qui trình thiết kế:

Phần iI- số liệu đầu bài và nội dung chi tiết

Số liệu ban đầu

Lụa chọn PA nền

móng

Tính toán kiểm tra theo các TTGH

Kết luận kích th

ớc móng

Bản vẽ thiết kế

Thoả mãn Không thoả

mãn

I)- Các số liệu ban đầu:

- Cho biết kích thớc đỉnh trụ cầu: B x L

B- cạnh vuông góc với trục cầu; L- cạnh song song với trụcdọc cầu;

- Tải trọng tác dụng cho trờng hợp tổ hợp lực chủ tại caotrình đỉnh trụ; (CTĐT)

x

Hình 1: Sơ đồ mố và trụ cầu

- Điều kiện địa chất thuỷ văn:

Nền gồm 3 lớp đất, theo thứ tự A; B; C;

II)- Nội dung và yêu cầu:

1)- Đánh giá tình hình địa chất: xác định tên đất vàtrạng thái của đất; trên cơ sở cao trình đã cho, chọn loại móngsâu, móng nông

2)- Thiết kế móng cọc:

- Lực chọn loại móng cọc: bệ thấp; bệ cao; móng giếngchìm; móng cọc ống…

- Lựa chọn loại cọc và chiều dài của cọc;

- Xác định sức chịu tải của cọc;

- Xác định số lợng cọc và bố trí cọc trong bệ;

- Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc;

- Kiểm tra độ lún của móng Cho nhịp cầu L=64 m, [S] =8cm

- Vẽ biểu đồ y(z); M(z); (z) cho cọc có nội lực lớn nhất (nếu có)

- Kiểm tra điều kiện chịu lực của đất nền dới mũi cọc vàxung quanh

- Kiểm tra cọc khi vận chuyển và treo lên giá búa; khi làmviệc trong móng

- Một số vấn đề thi công móng cọc: búa hạ cọc,

3)- Thể hiện:

Thuyết minh trên giấy A4

Bản vẽ: 01 bản A1 trong đó trình bày sơ đồ móng; cấu tạocọc; bệ cọc, các biểu đồ y(z); M(z); (z) (nêu có), thống kê vật liệu,ghi chú

Phần III- ví dụ tính toán móng cọc bệ cao

A)- Đầu bài:

Nhịp cầu L=64m;

L0=4m; h1=3m; h2=6m; h3=6m

Các chỉ tiêu cơ lý nền đất: (bảng 1)

B)- đánh giá nền đất và xác định sức chịu tải của cọc:

1)- Xác định tên đất và trạng thái của đất.

(Theo bảng 1; bảng 5 phần phụ lục (PL)), ta có:

đất á sét;

B=(W - Wd)/  = (24 - 22)/10 = 0,20  trạng thái nửacứng

Lớp 2: =Wnh-Wd = 32 - 25 = 7  đất á sét;B=(W - Wd)/  = (26.4 - 25)/7 = 0,20  trạng thái dẻocứng

Lớp 3: Hệ số rỗng ban đầu o = (1+W)*n/ - 1 =

= 2.61*(1+0.1*16.9)*1/1.82 – 1 = 0.68(Theo bảng 4 phần phụ lục (PL), ta có: Đất ở trạng thái chặtvừa

F - diện tích tiết diện ngang cọc

li - chiều dài cọc trong lớp đất thứ i

Theo hình vẽ sơ đồ cọc trong móng (hình 2) và theo cácbảng 13; bảng 14 PL, ta có: chú ý các trị số Li

1 và L2 tính từMNTN

- Thành phần ma sát xung quanh thân cọc: lập bảng tính Bảng 2

dày lớp

B=0.28 f=48 KN/m2

f=73 KN/m2 B=0.18

PVL = .(Rn.Fb + Ra.Fa)

Theo bảng 7 PL với đất á sét trạng thái nửa cứng, dẻo cứngchọn trị số trung bình k=650 t/m4 F = 0.35*0.35=0.1225

 

2

2332

32212321

m h

h m h

h h m h h h h m tb

trong đó: m1 = m3 = 500 T/m4; m2 = 400 T/m4; (bảng PL) thay số có:

7a-mtb = 502 T/m4; với chú ý hm = 14 m; tính

7 0

5 162 0

5 3625

215 1 502



EJ tt b

5)- Tính chuyển vị đơn vị tại cao trình mặt đất: (trờng hợp

cọc đi qua các lớp đất thông thờng) theo công thức:

)(

)(

)(

)(

1

2 4 4 2 3

4 4 3

2 4 4 2 3

4 4 3 3

0

B A B A K B

A B A

D B D B K D

B D B

h HH

)(

)(

)(

1

2 4 4 2 3

4 4 3

2 4 4 2 3

4 4 3 2

0 0

B A B A K B

A B A

D A D A K D

A D A

h HM

)(

)(

)(

1

2 4 4 2 3

4 4 3

2 4 4 2 3

4 4 3 0

B A B A K B

A B A

C A C A K C

A C A

h MM

Tra bảng 23-PL với giá trị h 5.0(là giá trị max của bảng)

đợc hiệu các tích số của tử số và mẫu số, thay vào công thức, tacó:

6)- Tính chuyển vị đơn vị tại cao trình đỉnh cọc theo công thức:

h h

n

k EF

h L

0 0

2 0

HH

MM HH

HH

HM MH

HH

HH MM

HH = 0,0017396/(0,0254 *0,0017396 -0,00572 ) =148,7T/m;

HM = MH = 0,0057 /(0.0254 *0,0017396 -0,00572 ) =487,2T/m;

rvv = 0 cos2 n +  HH ;

ruu = 0 sin2 n + HH ;

r = 0 x n 2cos2 n + HHx n 2+ 2*HM xnsin n + MM ;

rvu = ruv = 0 sin n cos n;

ru = ru = 0 x n sin i cos n - MH cos n ;

rv = rv = 0 x n cos2 n + HH cos n + MH sin n ;

rvu = ruv = rv  = rv = 0 ; (do móng đối xứng);

ru  =7663,3*10*4,3*0,124*0,99- 487,2*(29*1+10*0,99) =21500

-0.00103 0.0098

11)- B¶ng kiÓm tra kÕt qu¶ tÝnh to¸n: (b¶ng 5)

Chó ý: Khi tÝnh to¸n kiÓm tra, cét Pn; Hn; Mn ph¶i nh©n víi

12)- Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc:

+ Cọc chịu nén lớn nhất:

Theo bảng 4, tải trọng chịu nén lớn nhất là các cọc thuộc nhóm

8 với Nmax = 110,4 Tấn, ta lấy trị số này để kiểm tra:

Điều kiện trên đợc thoả mãn

13)- Tính US tại đáy móng khối qui ớc:

Góc mở móng khối qui ớc  = tb/4

tb= (1h1 + 2h2 +3h3)/(h1+h2+h3) = (8*3+12*6+24*6)/(3+6+6)=160

tb/4 = 40 < 708’ ; do đó lấy  = 708’ bằng góc nghiêng cọcxiên

hqu = 15 m; (xem hình 3)

aqu = 8.95 + 2*(15+4)*tg = 8.95+2*19*0.124 = 13.66 m;

Thay số vào ta có:

R = 1.2*{25*[1+0.1*(6-2)]+3*1.78*(15-3)}+0.1*6 =119.5T/m2;

Nh vậy tb < R ; max <1.2*R

Kết luận: nền đủ khả năng chịu tải

13)- Kiểm tra độ lún:

12,90 15,55 14,47 11,52 10,82 9,05 7,51 6,52

Chia nền đất dới đế móng khối qui ớc thành các lớp mỏng

có chiều dày hi = 1.5 m, tính ứng suất gây lún và ứng suất bảnthân của các lớp phân tố, kết quả trình bày ở hình 3 và bảng

6 Coi 2 lớp đất 1 và 2 không thấm nớc, khi xác định ứng suất dotrọng lợng đất phải tính trọng lợng của nớc Lớp đất thứ 3 phảItính với dung trọng đẩy nổi Ví dụ ứng suất do trọng lợng đấttại đáy móng khối qui ớc sẽ là:

tb = i*hi + n*hn = 1.67*3+1.77*6+1.0*6 + 1*6 = 27.63T/m2

Lớp thứ 3 có: dn = (-1)* n/(1+o) = (2.69-1)*1/(1+0.68) = 1.0T/m3

Lần lợt tính US ở đáy các lớp phân tố và kết quả ghi ởbảng 6;

ứng suất do tải trọng ngoài (phụ thêm) đợc tính theo côngthức:

Bảng 6 Lớp Điể

m z  bt a qu b qu a qu / z/b qu k 0  z h i  ztb  S i

t tính (m) (T/m2) (m) (m) bqu (T/m2) (m) (T/m2) (T/m2) (m)

0 0.00 27.63 13.6

6 9.86 1.385 0.000 1.000 15.90

1 1.50 29.13 13.6

6 9.86 1.385 0.152 0.978 15.55 1.50 15.73 1950 0.010

2 3.00 30.63 13.6

6 9.86 1.385 0.304 0.910 14.47 1.50 15.01 1950 0.009

3 3 4.50 32.13 13.6

6 9.86 1.385 0.456 0.724 11.52 1.50 13.00 1950 0.008

4 6.00 33.63 13.6

6 9.86 1.385 0.608 0.680 10.82 1.50 11.17 1950 0.007

5 7.50 35.13 13.6

6 9.86 1.385 0.760 0.569 9.05 1.50 9.94 1950 0.006

6 9.00 36.63 13.6

6 9.86 1.385 0.912 0.472 7.51 1.50 8.28 1950 0.005

7 10.5 38.13 13.6

6 9.86 1.385 1.064 0.410 6.52 1.50 7.02 1950 0.004

y 0 = 0.00189 *7.9+0.000881 *5.6 = 0.01986 m;

 0 = - (0.000881 *7.9+0.000673 *5.6) = - 0.010729 rad.b)- Xác định M(z) và vẽ biểu đồ

Trị số M(z) xác định theo công thức:

M(z) = 2EJ*(A3*yo+ B3*0/ + C3* M 0/2EJ + D3* H 0/3EJ)(Sau khi nhân 2EJ=1837.5 lên các số hạng bên phải) ta cóhàm số:

15.07 6

c)- Xác định (z) ; y(z) theo công thức:

0.0030 5C 1

0.0061 4D 1

22.43 1

11.16 2

0.2064 2

Hì nh 6: Cá c biểu đồ chuyển vị ngang, mô men

và ứng suất theo ph ơng ngang của cọc

13,0

9,4 4,2 3,7 9,5

4,99

3.28 -.045 -.165 2,86 0,020 5,6 0,00

y(z) M(z) US ngang

15)- Kiểm tra áp suất mặt bên của cọc:

Theo biểu đồ US mặt bên của cọc (hình 5), ta thấy US lớnnhất xuất hiện ở độ sâu z = 1.43 m < h/3 = 15/3 = 5 m, do đócần kiểm tra theo điều kiện sau:

Kết luận: áp lực ngang thoả mãn điều kiện trên, cọc ổn

định theo phơng ngang

16)- Tính toán kiểm tra cọc:

a)- Khi vận chuyển và treo lên giá búa

Có 2 loại cọc: loại cọc thẳng đứng dài 19.70m; loại nghiêngdài 19.90m

Cấu tạo cọc làm 2 đoạn:

- Đoạn 1: Có mũi cọc dài 9.70m và 9.90 m;

- Đoạn 2: phía đầu cọc dài 10m dùng chung cho cả 2 loạicọc đứng và nghiêng

Kiểm tra cho đoạn cọc 10 m Sơ đồ làm việc của cọc nhdầm đơn giản có đầu mút thừa là L1 =0,207*10 = 2,07 mchịu tác dụng của trọng lợng bản thân: (chú ý khoảng cách bốtrí móc cẩu sao cho mô men ở nhịp bằng mô men ở gối)

b)- Kiểm tra cọc khi làm việc trong móng:

Từ biểu đồ mô men (hình 6), ta có nhận xét nh sau:

Đoạn cọc 2 có mô men rất lớn, do đó có thể cấu tạo thépnhiều hơn để chịu mô men, đoạn cọc 1 có mô men nhỏ hơn

do đó có thể cấu tạo nh ở phần tính sức chịu tải của cọc

đủ điều kiện chịu lực Do đó ta bố trí mỗi cạnh cọc 528, có

Fa=30.79 cm2 Nh vậy đoạn cọc phía trên bố trí 16 thanh 28

Xét đoạn cọc 1:

Mmax = 9.4 Tm

Fa = Mmax*/(0.9*ho*Ra) = 9.4/(0.9*0.32*34000) = 0.00096 m2 =9.6 cm2

Bố trí 325 (một mặt cạnh cọc) có Fa=14.73 cm2 đủ điềukiện chịu lực