ĐỒ án môn học nền MÓNG số LIỆU đề 02, đại học CÔNG NGHỆ GTVT

Nhận xét và đề xuất phương án + Với các đặc điểm địa chất công trình tại đây, nên sử dụng giải pháp móng cọc ma sát bằng BTCT cho công trình cầu và lấy lớp đất số 5 làm tầng tựa cọc.. +

SỐ LIỆU ĐẦU BÀI

- Tải trọng tác dụng

Tải trọng\ Phương án Đơn vị 3

M do hoạt tải (LL+IM) KN.M 500

Phương dọc(D), ngang (N) cầu

- Điều kiện thủy văn và chiều dài nhịp:

Cao độ mặt đất thiên nhiên EL1 m 0.00

Cao độ mặt đất sau xói EL2 m -2,40

Chiều dài nhịp tính toán m 17,50

TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA LỚP ĐẤT 1: (0=> -2,40m) Bụi tính dẻo cao, màu xám đen, xám xanh, rất mềm

Các chỉ tiêu cơ lý Kí hiệu Đơn vị Kết quảPhân tích thành phần hạt

TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA LỚP ĐẤT 2a: (-2,40=>-12,50 m ) Sét gầy pha cát, mầu xám nâu, xám xanh, cứng vừa đến cứng s (CL)

Các chỉ tiêu cơ lý Kí hiệu Đơn vị Kết quảPhân tích thành phần hạt

-TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA LỚP ĐẤT TK3-2: ( -19,50 => -22,20) sét gầy, màu xám nâu, cứng (CL)

Các chỉ tiêu cơ lý Kí hiệu Đơn vị Kết quảPhân tích thành phần hạt

-TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA LỚP ĐẤT 3: ( -12,50 => -19,50 và -22,20=> -75,00) Cát sét, cát bụi, màu xám vàng, xám trắng, trạng thái chặt vừa đến chặt, bão hoà nước, (SC), (SM)

Các chỉ tiêu cơ lý Kí hiệu Đơn vị Kết quảPhân tích thành phần hạt

-PHẦN 1 BÁO CÁO ĐỊA CHẤT, THỦY VĂN CÔNG TRÌNH

1.1 Đặc điểm địa chất ,thủy văn khu vực xây dựng công trình:

1.1.1 Mô tả cấu tạo địa chất

Lớp 1:

Lớp 1 có ký hiệu lớp 1, là lớp bụi tính dẻo cao, màu xám xanh, xám đen Chiều dày của lớp là 2.4m, cao độ mặt lớp là 0.62m, cao độ đáy lớp là -1.78m Lớp đất có độ ẩm tự nhiên W = 94.10% Lớp đất ở trạng thái rất mềm.

Lớp 2:

Lớp 2 cóký hiệu lớp 2a, là lớp sét pha cát, mầu xám nâu, xám xanh Chiều dày của lớp là 10.10m, cao độ mặt lớp là -1.78m, cao độ đáy lớp

là -11.88m Lớp đất có độ ẩm tự nhiên W = 26.47% Lớp đất ở trạng thái cứng vừa đến cứng.

Lớp 3:

Lớp 3 có ký hiệu lớp 3, là lớp cát sét, cát bụi, mầu xám vàng, xám

trắng Chiều dày của lớp là 7m, cao độ mặt lớp là -11.88m, cao độ đáy lớp là -18.88m Lớp đất có độ âm tự nhiên W = 16.90% Lớp đất ở

trạnh thái chặt vừa đến chặt, bão hoà nước.

Lớp 4:

Lớp 4 có ký hiệu lớp TK3-2, là lớp sét gầy mầu xám nâu Chiều dày của lớp là 2.7m, cao độ mặt lớp là -18.88m, cao độ đáy lớp là -21.58m lớp có độ ẩm tự nhiên W = 25.69% Lớp đất ở trạng thái cứng.

Lớp 5:

Lớp 5 có ký hiệu lớp 3, là lớp cát sét, cát bụi, mầu xám vàng, xám

trắng Chiều dày của lớp là 52.8m, cao độ mặt lớp là -21.58m, cao độ

đáy lớp là -74.38m Lớp đất có độ âm tự nhiên W = 16.90% Lớp đất ở trạnh thái chặt vừa đến chặt, bão hoà nước.

1.2 Nhận xét và đề xuất phương án

+ Với các đặc điểm địa chất công trình tại đây, nên sử dụng giải pháp móng cọc ma sát bằng BTCT cho công trình cầu và lấy lớp đất số 5 làm tầng tựa cọc.

+ Nên để cho cọc ngập sâu vào lớp đất số 5 để tận dụng khả năng chịu

ma sát của cọc.

PHẦN 2 THIẾT KẾ KỸ THUẬT

2.1 Bố trí chung công trình

28 cäc BTCT 450 X 450

L = 24.00 m

-28.00 450

3X120=360

170 170

bè trÝ chung trô cÇu

mÆt b»ng cäc

mÆt b»ng trô

Líp 1: bui tinh deo

Líp 3 C¸t sÐt

Líp 5 SÐt gÇy

-11.88

-18.88

Líp 2 SÐt gÇy

-21.58 Líp 4: set gay

2.2 Chọn sơ bộ kích thước công trình

2.2.1 Chọn vật liệu

+ Bê tông có f'c = 30 Mpa,có γwbt = 24 KN/m3

+ Thép ASTM A615 có fy = 420 Mpa

2.2.2 Kích thước và cao độ của bệ cọc

MNTT: Mực nước thông thuyền, MNTT = 0,00 m

Htt: Chiều cao thông thuyền, Htt = 0,00m

25 25

-4,50 (C§§AB) -3.00 (C§§B)

25 120 25 170 +3.7 (C§§T)

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 là lớn, địa chất gồm có 5 lớp, lớp thứ

5 khá dày và không phải là 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 x 0.45 m: được đóng vào lớp số 5 là lớp cát sét, cát bụi, mầu xám vàng, xám trắng, trạnh thái chặt vừa đến chặt, bão hoà nước

Cọc được tổ hợp từ 3 đốt cọc với tổng chiều dài cọc là:

25 25

-4,50 (CĐĐAB) -3.00(CĐĐB)

25 120 25 170

Bảng tổ hợp các loại tải trọng ( chưa có hệ số): Giả sử

Trọng lượng riêng của bê tông γ bt= 24 KN/m3

* Bố trí cốt thép trong cọc :

+ Cốt chủ : Chọn 8 φ 22, bố trí xuyên suốt chiều dài cọc

+ Cốt đai : Chọn thép φ 8

+ Cọc bê tông cốt thép, tiết diện của cọc hình vuông 0.30x0.30m

+ Bê tông có f’c = 30 Mpa

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

f’c: Cường 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 = 90000mm2

+ Đối với đất cát theo phương pháp SPT: φ qp = 0.45λv = 0.36v = 0.36

φ qs : hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc dùng cho các phương pháp tách rời sức kháng của cọc do sức kháng của mũi cọc và sức kháng thân cọc.

+ Đối với đất dính tính theo phương pháp α:φ qs = 0.70 λv = 0.56

+ Đối với đất cát theo phương pháp SPT: φ qs = 0.45λv = 0.36 v = 0.36

a Sức kháng thân cọc Q s

Qs = qs.As

Trong đó:

As: là diện tích bề mặt thân cọc (mm2)

Do thân cọc ngàm vào trong 3 lớp đất, lớp đất thứ nhất là lớp bụi tính dẻo, lớp đât thứ 2 là đất dính, lớp đất

thứ 3 là đất rời nên ta sử dụng phương pháp α để tính Qs đối với đất dính và phương pháp ước tính sứckháng của cọc dựa trên thí nghiệm hiện trường sử dụng kết quả thí nghiệm SPT để xác định Qs với lớp đấtrời

 Theo phương pháp α, sức kháng đơn vị thân cọc Qs như sau:

Q s = αSu

Trong đó: nếu không có thí nghiệm nén nở hông cát không thoát nước không cố kết UU

Su: Cường độ kháng cắt không thoát nước trung bình (Mpa)

Đối với cọc đóng dịch chuyển: qs=0 , 0019×N

qs: ma sát đơn vị bề mặt cho cọc đóng (Mpa)

N: số đếm búa SPT trung bình (chưa hiệu chỉnh) dọc theo thân (Búa/300mm)

- Với lớp 1 là lớp bụi tính dẻo

- Với lớp 2 là đất sét, ta có:

Su= 31 KPa = 0,031 Mpa

=> α = 0.94

+ Lớp 3 : Lớp cát sét

* Đối với đất rời:

N: số đếm SPT đo được (Búa/300mm)

σ'v: Ứng suất hữu hiệu thẳng đứng TAI MUI COC (Tinh tu tren Mat dat tu nhien > mui coc)

D: Chiều rộng hay đường kính cọc (mm)

Db: Chiều sâu xuyên trong tầng chịu lực (mm)

ql: sức kháng điểm giới hạn tính bằng 0.4Ncorr cho cát va 0.3Ncorr cho bùn không dẻo (Mpa)

Do mũi cọc nằm trong lớp 4là lớp đất rời nên ta có kết quả tính Qp như trong bảng sau:

N(búa/300mm) σ 'v

(Mpa)

D(mm)

Db

(mm)

Ncorr(búa/300mm) q1

(Mpa)

QR = φqp.Qp + φqs.Qs = 0,56*293731.20 + 0,36*502740.00 + 0,56*138510.00 +0,36*449483.76+ 0,36*1212975.00 = 1021526.62(N) = 1021(KN)

=> Sức kháng dọc trục của cọc đơn Ptt:

Ptt = Min (PR : QR) = 1021 (KN)

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 hơn 225mm

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

Với n= 28 cọc được bố trí theo dạng lưới ô vuông trên mặt bằng và được bố trí thẳng đứng trên mặt đứng, với các

thông số :

+ Số hàng cọc theo phương dọc cầu là: 4 hàng

Khoảng cách tim các hàng cọc theo phương dọc cầu là: 900mm 3d >6d

+Số hàng cọc theo phương ngang cầu là 7hàng 3d 4.5d

Khoảng cách tim các hàng cọc theo phương ngang cầu là: 900mm 4d

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

2.5.3 Tổ hợp tải trọng tại tâm đáy bệ cọc

- Tổ hợp tải trọng ở trạng thái giới hạn sử dụng:

Tải trọng thẳng đứng KN 9220.02 12925.03

2.6 Kiểm toán theo trạng thái giới hạn cường độ

2.6.1 Kiểm toán sức kháng dọc trục của cọc đơn

a Tính nội lực tác dụng lên đầu cọc

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

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

tên

cọc n N (KN)

Mx (KN.m) dọccầu

My (KN.m) ngang

cầu

Xi(m)

Yi(m)

Ni(KN)1.00 28.0

0

12925.0

3 1963.00 0.00 -2.70 1.35 555.582.00 28.0

0

12925.0

555.583.00 28.0

0

12925.0

555.584.00 28.0

0

12925.0

555.585.00 28.0

0

12925.0

555.586.00 28.0

0

12925.0

555.587.00 28.0

0

12925.0

555.588.00 28.0

0

12925.0

3 1963.00 0.00 -2.70 0.45 492.939.00 28.0

0

12925.0

492.9310.00 28.0

0

12925.0

3 1963.00 0.00 -0.90 0.45 492.9311.00 28.0

0

12925.0

492.9312.00 28.0

0

12925.0

492.9313.00 28.0

0

12925.0

492.9314.00 28.0

0

12925.0

492.9315.00 28.0

0

12925.0

3 1963.00 0.00 -2.70 -0.45

430.2816.00 28.0

0

12925.0

3 1963.00 0.00 -1.80 -0.45

430.2817.00 28.0

0

12925.0

3 1963.00 0.00 -0.90 -0.45 430.28

12925.0

430.2821.00 28.0

0

12925.0

430.2822.00 28.0

0

12925.0

3 1963.00 0.00 -2.70 -1.35

367.6323.00 28.0

0

12925.0

3 1963.00 0.00 -1.80 -1.35

367.6324.00 28.0

0

12925.0

3 1963.00 0.00 -0.90 -1.35 367.6325.00 28.0

0

12925.0

367.6326.00 28.0

0

12925.0

3 1963.00 0.00 0.90 -1.35 367.6327.00 28.0

0

12925.0

367.6328.00 28.0

0

12925.0

3 1963.00 0.00 2.70 -1.35 367.63

90.70

28.20

Vậy NMax=555.58

Nmin=367.63

b Kiểm toán sức kháng dọc trục của cọc đơn

Công thức kiểm toán: Nmax + ΔN ≤ PttN ≤ Ptt

Vậy: Nmax + ΔN ≤ PttN = 555.58 + 85,05 = 640.63< P tt

=> Đạt

2.6.2 Kiểm toán sức kháng dọc của nhóm

Công thức kiểm toán sức kháng dọc trục của nhóm:

Do cọc ngàm qua lớp đất rời nên Qg = Q1

Với Q1: Tổng sức kháng dọc trục của các cọc đơn

y

12

Móng tuong duong

Hình 8: Mô hình quy đổi sang móng tương đương

Cao độ bắt đầu từ lớp số 2a xuống (lớp chịu lực) (tức là từ lớp tốt) là: -4,5 m

Như vậy ở đây Db= - 4,5 - (-28) = 23.5 m

2Db/3 = 15.66 m

Vậy móng tương đương nằm trong lớp 2

Cao độ đáy của móng tương đương -74.38 m

Lớp đất tính lún ở bên dưới móng tương đương, có chiều dày như hình vẽ

Do địa chất gồm lớp 1 lớp 2 và lớp 4 là đất yếu, lớp 3 và lớp 5 là đất tốt nên chiều dài Db từ đầulớp 5 tới mũi cọc

Lớp 5 là đất rời, vì vậy độ lún của nhóm cọc có thể được ước tính bằng cách sử dụng kết quả thì nghiệm ngoài hiện trường và vị trí móng tương đương cho trong hình vẽ

-4.5 (CÐÐAB) -2.5 (CÐÐB)

-28

Db=23.5

2Db/3=15.66

Móng tuong duong -20.16

Lop tính lún

-1.78

-11.88

-18.88 -21.58

-74.38

Lop 1:bui tinh deo

Lop 2:sét gay pha cát

Lop 3: cat sét

Lop 4:sét gay

Lop 5: cat sét

Hình 9 Phân chia các lớp tính lún

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

ρ: độ lún của nhóm cọc (mm) B=3*3d +d

I: Hệ số ảnh hưởng của chiều sâu chôn hữu hiệu của nhóm B=6*3d +d

D': Độ sâu hữu hiệu lấy bằng 2Db/3 (mm)

Db: Độ sâu chôn cọc trong lớp chịu lực (mm) (có thể lấy toàn bộ chiều dài cọc hoặc chiều dày của lớp cát tính từ mũi cọc đến đỉnh lớp cát)

Ncorr: giá trị trung bình đại diện đã hiệu chỉnh cho số đếm SPT của tầng phủ trên độ sâu X phía dưới đế 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 móng tương đương (Mpa)

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

V =8149.53x103 (N)

Ltd: Chiều dài của móng tương đương, Ltd = 6x1350+450= 8550 mm

Btd: Chiều rộng của móng tương đương, Btd =3x1350+450= 4500 mm

X: Chiều rộng nhỏ nhất của nhóm cọc (mm) X= min (L, B) =4500 (mm)

- Độ sâu chôn cọc trong lớp chịu lực Db =23500 mm

- Độ sâu hữu hiệu D' = 15660 mm

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

I=1−0,12514330

4500 =0.565>0.5

=> I=0.565

- Ứng suất thẳng đứng hữu hiệu: σ'v = 0.72 Mpa

- Số đếm SPT đo trong khoảng lún N = 22

=> Ncorr = 7.21

=> Độ lún của nhóm cọc: ρ = 33.27 mm

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 thép là chiều dài đúc cọc : Ld = 24 m

Được chia thành 3 đốt có chiều dài Ld = 8 m

Khi vận chuyển cọc

Tải trọng bản thân cọc phân bố trên toàn bộ chiều dài cọc và có giá trị là: q = n.Ag.γwbt

Trong đó:

n là hệ số động, n= 1.75

Ag: diện tích mặt cắt nguyên cọc, Ag = 0.2025 m2 Diện tích mắt cắt ngang cọc

γwbt : trọng lượng riên của bê tông, γwbt = 24 KN/m3

=> q = 8.505 KN/m = 1,75 x Ag x 24

 Khi cẩu cọc:

2 m 4.0 m 2 m

8.505kN/m

17.01 kN.m

Hình 10: Biểu đồ mômen cọc khi vận chuyển

Ta có sơ đồ khi vận chuyển cọc cũng như biểu đồ mô men như hình vẽ:

Chọn điểm cọc móc cẩu sao cho: M1  M1 

 => a= 0.207×Ld=0.207×8=1.656 mChọn a= 2m

¿>M1=q x a2

2 =

8.505 x 22

2 =17.01 (KN.m)

3.0 m 5.0 m

25.515 kN.m

25.515 kN.m

Hình 11: Sơ đồ treo cọc lên giá búa như sau:

Chọn điểm móc cẩu sao cho => b = 0.294Ld = 0.294x8 =2.352m

2.8.1.2.Tính và bố trí cốt thép dọc cho cầu

- Lớp bê tông bảo vệ đối với cọc bê tông đúc sẵn trong môi trường không bị ăn mòn ít nhất là 50mm, trong môitrường bị ăn mòn là 75mm

Ta chọn cốt thép chủ chịu lực là thép ASTM A615M

Gồm 8 thanh d18 có fy = 420 Mpa đưuọc bố trí như hình vẽ

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

+ Cường độ chịu kéo khi uốn của bê tông là:

Tính duyệt khả năng chịu lực:

Giả thiết tất cả cốt thép đều chảy dẻo

Với: As: diện tích cốt thép chịu kéo không dự ứng lực (mm2)

fy: giới hạn chảy quy định của cốt thép chịu kéo (Mpa), fy = 420 Mpa

A's: diện tích cốt thép chịu nén không dự ứng lực (mm2),

f'y: giới hạn chảy quy định của cốt thép chịu nén (Mpa), f'y = 420 MPa

ds: khoảng cách từ thớ nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu kéo không dự ứng lực (mm)d's: khoảng cách từ thớ nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu nén không dự ứng lực (mm)a: chiều dày khối ứng suất tương đương (mm), a= cβ1

β1: Hệ số quy đổi hình khối ứng suất Với bê tông có cường độ ≤ 28MPa, β1 = 0.85; với bê tông có cường độ ≥ 28MPa, hệ số β1 giảm đi theo tỷ lệ 0.05 cho từng 7MPa vượt quá 28MPa nhưng không lấy nhỏ hơn trị số 0.65

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

Với b

w: Chiều rộng của bản bụng, với tiết diện hình chữ nhật, bw=b= 450 đường kính cọc

Giả sử trục trung hòa nằm phía trên trọng tâm tiết diện, ta có

•Giả sử trục trung hòa nằm phía trên trọng tâm tiết diện, ta có:

- =>

' ' '

1 w0.85

s y s y c

A f A f c

y

s

f E