ĐỒ án môn học nền MÓNG

Tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn theo phương dọc cầu với MNTN Tải trọng thẳng đứng tiêu chuẩn dọc cầu:... Tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn theo phương ngang cầu với MNTN Tải trọng thẳng đứng tiêu

1

ĐỒ ÁN MÔN HỌC NỀN MÓNG

Giáo viên hướng dẫn: Trần Văn Hùng

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn A

Lớp: KSXD Cầu đường bộ - Khoá 1

Htcx – Hoạt tải tiêu chuẩn dọc cầu kN 150

Htc

y – Hoạt tải tiêu chuẩn ngang cầu kN 170

Mtcx – Momen hoạt tải tiêu chuẩn dọc cầu kN 950

Mtc

y – Momen hoạt tải tiêu chuẩn ngang cầu kN 800

nh - Hệ số vượt tải do hoạt tải gây ra 1,4

nt - Hệ số vượt tải do tĩnh tải gây ra 1,1

B SỐ LIỆU THUỶ VĂN VÀ CHIỀU DÀI NHỊP

Chiều cao thông thuyền (Htt) m 6.00

Mực nước thi công (MNTC) m Lấy cao hơn MNTN 1,5m Cao độ mặt đất 0.00 (CĐMĐ) m Mặt lớp đất trên cùng là cốt 0.00 Cao độ mặt đất sói lở (CĐMĐXL) m - 1.60

- Tổng hợp số liệu địa chất công trình

- Thiết kế hai phương án móng cọc: Móng cọc đài thấp và móng cọc đài cao

3

F MẶT CẮT ĐỊA CHẤT HỐ KHOAN

4

Phần I BÁO CÁO ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

1 Lớp 1: Bùn sét mầu nâu đỏ, trạng thái dẻo mềm

Chiều dày lớp đất 10m, cao độ mặt lớp là +0.00, đáy lớp là -10.00 Chỉ số dẻo: Ip =WL -Wp = 39,4 – 21,1 = 19,3%

2 Lớp 2: Sét mầu nâu đỏ, trạng thái cứng

Chiều dày lớp đất 2,3m, cao độ mặt lớp là -10.00, đáy lớp là -12,30 Chỉ số dẻo: Ip =WL -Wp = 39,8 – 20,6 = 19,2%

3 Lớp 3: Sét pha màu xám nâu, trạng thái dẻo mềm

Chiều dày lớp đất 7,8m, cao độ mặt lớp là -12.30, đáy lớp là -20,10 Chỉ số dẻo: Ip =WL -Wp = 37,5 – 24,6 = 12,9%

5

- NHẬN XÉT VÀ KIẾN NGHỊ

+ Điều kiện địa chất công trình: Địa chất trong hố khoan tương đối đơn giản, chủ yếu là các lớp sét, đặc biệt lớp 4 có khả năng chịu lực tốt Lớp 2 có khả năng chịu tải nhưng chiều dày nhỏ Vậy bố trí cọc tựa vào lớp đất 4

+ Đánh giá địa chất thuỷ văn: Khi xây dựng cầu, móng và trụ cầu sẽ cản trở dòng chảy tự nhiên, gây sơi lở chung cho dòng chảy và sói lở cục bộ tại chân trụ Giả thiết cột nước sau khi xây xong dâng lên không đáng kể đồng thời xem chiều sâu nước trung bình dưới chân cầu sau khi sói bằng mực nước thi công (MNTC): htb = MNTC = 5m

Giả thiết trụ ít bị ảnh hưởng của sói cục bộ

Qua đánh giá các lớp đất ở trên, các lớp đất chủ yếu là đất yếu Lớp đất tốt ở dưới sâu, nên ta chọn phương án móng cọc là hợp lí Giả pháp móng cọc bệ thấp cho thấy giá thành cao nên ta chọn giải pháp móng cọc bệ cao là hợp lí hơn cả

6

Phần II THIẾT KẾ KĨ THUẬT

I PHƯƠNG ÁN MÓNG CỌC ĐÀI CAO

A LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC KẾT CẤU

- Chiều dài cọc (chưa kể chiều dài cọc ngàm vào đài) Lc:

Lc = (cao độ đáy bệ) CĐĐB – (cao độ mũi cọc) CĐMC = 1,5 – (-26,5) = 28m

Độ mảnh của cọc: D/L = 0,4/28 = 0,0143 thoả mãn điều kiện:

70 L 40  Tổng chiều dài của cọc: L = Lc + 1m = 28 + 1 = 29m

Vậy chọn 3 đốt cọc 10m + 10m + 9m Các cọc được nối với nhau bằng liên kết hàn, mũi cọc dài 9m, Các đoạn nối không nằm trên một mặt phẳng

3 Tính toán tải trọng trụ cầu

Chiều cao đỉnh trụ (CCĐT) = MNTT + Htt – 0,3 = 5 + 6 – 0,3 = 10,7m Chiều cao cột trụ:

Htr = CCĐT - chiều dày mũ trụ (CDMT) – Cao độ mặt bệ (CĐMB)

1 Tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn

a Tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn theo phương dọc cầu với MNTN

Tải trọng thẳng đứng tiêu chuẩn dọc cầu:

b Tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn theo phương ngang cầu với MNTN

Tải trọng thẳng đứng tiêu chuẩn ngang cầu:

a Tổ hợp tải trọng tính toán theo phương dọc cầu với MNTN

Tải trọng thẳng đứng tính toán dọc cầu:

b Tổ hợp tải trọng tính toán theo phương ngang cầu với MNTN

Tải trọng thẳng đứng tính toán ngang cầu:

: hệ số ảnh hưởng bởi độ mảnh cọc, phụ thuộc tỉ số l0/d

Coi cọc ngàm chặt và đài còn một đầu khớp nên  = 0,7

8

2

2 a

2 Theo điều kiện đất nền

Theo phương pháp thống kê:

Cọc chịu nén: n      

ñ

P 0,7.m.( u.1 2 i i.l 3.F.Ri)Cọc chịu kéo:



n ñ

i 1

0,4.m .u .lTrong đó:

m: hệ số điều kiện làm việc chọn m = 1

1

1T/m

l 10m Lớp 2 có:  



2 1

B -0,047 L' 11,5m   





2 2

2

6,71T/m

l 2,3mLớp 3 có:  



3 1

3

2,24T/m

l 7,8mLớp 4 có:  



4 1

4

8,362T/m

l 6,4mMũi cọc ở lớp 4 có:

B 0,168

L m  Ri = 762T/m2 Thay số ta có:

D = 4d = 4x0,4 = 1,6 m Kích thước đài:

B = 2a + 2S + d = 0,3.2 + 2,4 + 0,4 = 3,4 m

A = 2a + 3D + d = 0,3.2 + 4,8 + 0,4 = 5,8 m Tải trọng có hiệu của phần bệ trụ:

NB = A.B.h.(bt - n).1,1 = 5,8.3.2.(2,5 - 1).1,1 = 57,42T

E KIỂM TOÁN MÓNG CỌC THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN

1 Kiểm tra sức chịu tải của cọc theo trạng thái giới hạn thứ I

a Xác định nội lực đầu cọc (móng cọc bệ cao):

- Chiều dài chịu nén và chịu uốn của cọc:

Cọc ma sát:

KL = d/5 = 0,4/5 = 0,08; E = 30000Mpa = 30000000kN/m2; F = 0,16m2; Đất là sét dẻo cứng nên Ch = 4000 kN/m4; Fm = 0,16m2

6 4

5,8m

0,16 1,2.0,0995.0,995 0 ( 1,2).( 0,0995).0,995 49,4

L L

E (T/m 2 )

J (m 4 ) N (T) Q (T)

Q (T)

Sai số rất nhỏ nên bảo đảm thoả mãn điều kiện nội lực đầu cọc

Tải trọng tính toán theo phương ngang cầu:

L L

E (T/m 2 )

J (m 4 ) N (T) Q (T)

E (T/m 2 )

J (m 4 ) N (T) Q (T)

Sai số rất nhỏ nên bảo đảm thoả mãn điều kiện nội lực đầu cọc

b Kiểm toán nội lực dọc trục

Nmax ≤ Pv

Nmax + Nc ≤ Pđ

Nmax: Phản lực đầu cọc lớn nhất, Nmax = 104,7T

Pv: Sức chịu tải của cọc theo vật liệu, Pv = 209,98T

15

Pđ: Sức chịu tải của cọc theo đất nền, Pđ = 179,83T

Nc: trọng lượng của cọc có xét lực đẩy nổi, Nc = 28.0,16.(2,5-1)*1,1 =7,4T

Ta có: Nmax = 104,7T < Pv = 209,98T

Nmax + Nc = 104,7 + 7,4 = 112,1T < Pđ = 179,83T

Vậy cọc đảm bảo chịu lực dọc trục

c Kiểm toán tải trọng ngang của cọc

Vì u <1cm nên có thể sử dụng công thức gần đúng trong tài liệu để xác định

Mà max(Qx,Qy) = 1,98T< Pntc = 6,6T, vậy cọc thoả mãn chịu tải trọng ngang

d Kiểm toán ứng suất dưới mũi cọc (móng khối quy ước)

m1: hệ số điều kiện làm việc của nền đất, chọn m1 = 1

m2: hệ số điều kiện làm việc của công trình tác động qua lại với nền đất, chọn

m2 = 1

ktc =1: Hệ số tin cậy

: trọng lượng riêng của đất dưới mũi cọc,  = 20kN/m3

’: trọng lượng riêng trung bình của đất từ đáy móng quy ước lên mặt đất

i i i

1.1

R (1,1.0,663.7,1.0,968 1,1.3,65.26,5.0,914 3.6,2.2,73)

1 153,037T

=> Vậy nền đất dưới đáy móng khối quy ước làm việc ổn định theo cường độ

2 Kiểm toán theo trạng thái giới hạn thứ II (Kiểm toán biến dạng của nền)

a Kiểm tra lún dưới đáy móng khối quy ước

Áp lực gây lún tại tâm móng:

41,954 30,754 25,527 21,365 17,42 0,8.1,5 2

S 0,1013m 10,13cm S     1,5 L 1,5 50 10,6cm   vậy thỏa mãn yêu cầu

G TÍNH TOÁN BỐ TRÍ CỐT THÉP CHO ĐÀI CỌC VÀ CỌC

1 Kiểm tra theo điều kiện xuyên thủng của đài cọc

Chọn khoảng cách đặt lưới thép phủ đầu cọc: 0,05 m

Chọn cọc ngàm vào đài 0,5m

Chiều cao làm việc h0 = hđ – hng cọc – hphủ = 2 – 0,5 - 0.05 = 1,45 (m)

- Kiểm tra theo điều kiện chống chọc thủng:

Vì ho = 1,45m nên 2ho bc  2.1,45 0,6 3,5m b 3,4m    

Pxt  (ak + b).ho.k.Rk

xt o

P h

0 o

3 Kiểm tra cọc làm việc theo cẩu, lắp

a Kiểm tra cọc làm việc theo vận chuyển

Tính thép trong cọc: Dựa vào sơ đồ cẩu cọc khi vận chuyển, sắp xếp cọc trong bãi, cẩu cọc khi đóng cọc để tính cốt thép trong cọc Tải tác dụng lên cọc chủ yếu

6 5

Fc: diện tích tiết diện ngang của cọc

bt: khối lượng riêng của bê tông, bt =2,5T/m3

n: hệ số vượt tải, n = 1,4

Ta có biểu đồ môment trong quá trình cẩu lắp, vận chuyển:

Hình 5: Sơ đồ làm việc khi vận chuyển cọc

Ta có biểu đồ mô men khi dựng lắp cọc như hình 6

Theo như ta chọn 318 có Fa = 7,63cm2 > 5,62cm2 nên đảm bảo yêu cầu

0,818T 0,818T

B

20

Hình 6: Sơ đồ cẩu lắp và biểu đồ mô men

Đường kính thép làm móc cẩu lắp:

5 c

II PHƯƠNG ÁN MÓNG CỌC ĐÀI THẤP

A LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC KẾT CẤU

1 Kích thước và cao độ bệ cọc

Trụ cầu nằm xa bờ và phải bảo đảm thông thuyền, sự thay đổi cao độ giữa MNTN và MNCN tương đối cao Phương án móng cọc đài thấp nên Chọn CĐĐB thấp hơn hoặc bằng chiều sâu sói lở thấp nhất để đảm bảo cọc không chịu tải trọng ngang, chọn CĐĐB là ≤ -1,6m

- Chiều dài cọc (chưa kể chiều dài cọc ngàm vào đài) Lc:

Lc = (cao độ sói lở) CĐXL – (cao độ mũi cọc) CĐMC = -2 – (-27) = 25m

Độ mảnh của cọc: D/L = 0,4/25 = 0,016 thoả mãn điều kiện:

Tổng chiều dài của cọc: L = Lc + 1m = 25 + 1 = 26m

Vậy chọn 3 đốt cọc 10m + 8m + 8m Các cọc được nối với nhau bằng liên kết hàn, mũi cọc dài 8m, Các đoạn nối không nằm trên một mặt phẳng

3 Tính toán tải trọng trụ cầu

Chiều cao đỉnh trụ (CCĐT) = MNTT + Htt – 0,3 = 5 + 6 – 0,3 = 10,7m Chiều cao cột trụ:

Htr = CCĐT - chiều dày mũ trụ (CDMT) – Cao độ mặt bệ (CĐMB)

q

4,816T.m

V 3,14 1,2.3,3 4,5 22,91m

4

B TỔ HỢP TẢI TRỌNG

1 Tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn

a Tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn theo phương dọc cầu với MNTN

Tải trọng thẳng đứng tiêu chuẩn dọc cầu:

Tải trọng ngang tiêu chuẩn dọc cầu: Htcx = 150kN

Momen tiêu chuẩn dọc cầu:

M M H (CÑÑT CÑÑB) 800 150.(10,7 ( 2)) 2705kN.m

b Tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn theo phương ngang cầu với MNTN

Tải trọng thẳng đứng tiêu chuẩn ngang cầu:

Tải trọng ngang tiêu chuẩn dọc cầu: Htcx = 170kN

Momen tiêu chuẩn dọc cầu:

M M H (CÑÑT CÑÑB) 950 170.(10,7 ( 2)) 3109kN.m

2 Tổ hợp tải trọng tính toán

a Tổ hợp tải trọng tính toán theo phương dọc cầu với MNTN

Tải trọng thẳng đứng tính toán dọc cầu:

Momen tính toán dọc cầu:

M 1,4.M H (CÑÑT CÑÑB) 1,4.800 210.(10,7 2) 3787kN.m

b Tổ hợp tải trọng tính toán theo phương ngang cầu với MNTN

Tải trọng thẳng đứng tính toán ngang cầu:

Tải trọng ngang tính toán ngang cầu: Htty = 1,4.170 = 238kN

Momen tính toán ngang cầu:

: hệ số ảnh hưởng bởi độ mảnh cọc, phụ thuộc tỉ số l0/d

Coi cọc ngàm chặt và đài còn một đầu khớp nên  = 0,7

2 Theo điều kiện đất nền

Theo phương pháp thống kê:

Cọc chịu nén: n      

ñ

P 0,7.m.( u.1 2 i i.l 3.F.Ri)Cọc chịu kéo:



n ñ

i 1

0,4.m .u .lTrong đó:

m: hệ số điều kiện làm việc chọn m = 1

1

1,05T/m

l 8mLớp 2 có:  



2 1

B -0,047 L' 11,15m   





2 2

3

2,24T/m

l 7,8m

8,397T/m

l 6,9mMũi cọc ở lớp 4 có:  



4 2

B 0,168

L m  Ri = 768T/m2 Thay số ta có:

6 4

5,8m

24

Kích thước đài:

B = 2a + 2S + d = 0,3.2 + 2,4 + 0,4 = 3,4 m

A = 2a + 3D + d = 0,3.2 + 4,8 + 0,4 = 5,8 m Tải trọng có hiệu của phần bệ trụ:

NB = A.B.h.(bt - n).1,1 = 5,8.3,4.3.(2,5 - 1).1,1 = 97,614T

E KIỂM TOÁN MÓNG CỌC THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN

1 Kiểm tra sức chịu tải của cọc theo trạng thái giới hạn thứ I

P 155,03kN 0 => Vậy cọc đủ khả năng chịu tải.

b Kiểm toán nội lực dọc trục

Nmax ≤ Pv

Nmax + Nc ≤ Pđ

Nmax: Phản lực đầu cọc lớn nhất, Nmax = 135,2T

Pv: Sức chịu tải của cọc theo vật liệu, Pv = 212,66T

Pđ: Sức chịu tải của cọc theo đất nền, Pđ = 183,165T

Nc: trọng lượng của cọc có xét lực đẩy nổi, Nc = 25.0,16.(2,5 -1)*1,1 = 6,6T

Ta có: Nmax = 135,2T < Pv = 212,66T

Nmax + Nc = 135,2 + 6,6 = 141,8T < Pđ = 183,165T

Vậy cọc đảm bảo chịu lực dọc trục

c Kiểm toán ứng suất dưới mũi cọc (móng khối quy ước)

Xác định góc : tb

4



 

F A B 8,5.7,1 60,35mĐiều kiện để nền đất dưới đáy móng khối quy ước ổn định:

max tc min

9042,448 N

26

m2: hệ số điều kiện làm việc của công trình tác động qua lại với nền đất, chọn

m2 = 1

ktc =1: Hệ số tin cậy

: trọng lượng riêng của đất dưới mũi cọc,  = 20kN/m3

’: trọng lượng riêng trung bình của đất từ đáy móng quy ước lên mặt đất

1.1

R (1,1.0,663.7,1.0,968 1,1.3,65.26,5.0,917 3.6,2.2,73)

1 153,04TKiểm tra điều kiện ổn định:

=> Vậy nền đất dưới đáy móng khối quy ước làm việc ổn định theo cường độ

2 Kiểm toán theo trạng thái giới hạn thứ II (Kiểm toán biến dạng của nền)

Áp lực gây lún tại tâm móng:

27

Do đó ta tính lún đến lớp thứ 9 thì ngưng

Độ lún của nền dưới móng khối quy ước:

zi i

41,954 30,754 25,527 21,365 17,42 0,8.1,5 2

S 0,1013m 10,13cm S     1,5 L 1,5 50 10,6cm   vậy thỏa mãn yêu cầu

G TÍNH TOÁN BỐ TRÍ CỐT THÉP CHO ĐÀI CỌC VÀ CỌC

1 Kiểm tra theo điều kiện xuyên thủng của đài cọc

Chọn khoảng cách đặt lưới thép phủ đầu cọc: 0,05 m

Chọn cọc ngàm vào đài 0,5m

Chiều cao làm việc h0 = hđ – hng cọc – hphủ = 2 – 0,5 - 0.05 = 1,45 (m)

- Kiểm tra theo điều kiện chống chọc thủng:

Vì ho = 1,45m nên 2ho bc  2.1,45 0,6 3,5m b 3,4m    

Pxt  (ak + b).ho.k.Rk

xt o

P h

0 o

6 5

3 Kiểm tra cọc làm việc theo cẩu, lắp

a Kiểm tra cọc làm việc theo vận chuyển

Tính thép trong cọc: Dựa vào sơ đồ cẩu cọc khi vận chuyển, sắp xếp cọc trong bãi, cẩu cọc khi đóng cọc để tính cốt thép trong cọc Tải tác dụng lên cọc chủ yếu

là do trọng lượng bản thân cọc

Trọng lượng bản thân cọc trên 1m dài:

c bt

q n.F    1,4.0,16.2,5 0,56T  /mTrong đó:

Fc: diện tích tiết diện ngang của cọc

bt: khối lượng riêng của bê tông, bt =2,5T/m3

Ta có biểu đồ mô men khi dựng lắp cọc như hình 6

Theo như ta chọn 318 có Fa = 7,63cm2 > 5,62cm2 nên đảm bảo yêu cầu

0,818T 0,818T

B

30

Hình 6: Sơ đồ cẩu lắp và biểu đồ mô men

Đường kính thép làm móc cẩu lắp:

5 c