KHÓA LUẬN tốt NGHIỆP QTKD m (4)

Căn cứ vào độ sõu của lớp 3 độ sõu mặt lớp là 25.30m so với mặt đất tựnhiờn Với điều kiện địa chất ở đõy thỡ khi xõy dựng nờn dựng múng cọc bờ tụngcốt thộp đường kớnh nhỏ, chiều sõu đún

Mục lục

PHầN I Báo cáo khảo sát địa chất công trình

I Cấu trúc địa chất và đặc điểm các lớp đất 3

II Nhận xét và kiến nghị … 4

PHầN II Thiết kế kĩ thuật I Lựa chọn kích thớc công trình 6

1.1 Lựa chọn kích thớc và cao độ bệ cọc 6

1.2 Chọn kích thớc cọc và cao độ mũi cọc 7

II Lập các tổ hợp tải trọng Thiết kế 7

2.1 Trọng lợng bản thân trụ…… 7

2.1.1 Tính chiều cao thân trụ……… 7

2.1.2 Thể tích toàn phần (không kể bệ cọc) 8

2.1.2 Thể tích phần trụ ngập nớc (không kể bệ cọc) 8

2.2 Lập các tổ hợp tải trọng thiết kế với MNTN 8

2.2.1 Tổ hợp tải trọng theo phơng dọc cầu ở TTGHSD 9

2.2.2 Tổ hợp tải trọng theo phơng dọc cầu ở TTGHCĐ 9

iii Xác định sức chịu tải dọc trục của cọc 10

3.1 Sức kháng nén dọc trục theo vật liệu PR 10

3.2 Sức kháng nén dọc trục theo đất nền QR 11

3.2.1 Sức kháng thân cọc Qs 11

3.2.2 Sức kháng mũi cọc Qp……… 14

3.3 Sức kháng dọc trục của cọc đơn 15

iV chọn số lợng cọc và bố trí cọc trong móng 15

4.1 Tính số lợng cọc ……… 15

4.2 Bố trí cọc trong móng……… 15

4.2.1 Bố trí cọc trên mặt bằng 15

4.2.2 Tính thể tích bệ……… 16

4.3 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên đáy bệ 16

4.3.1 Tổ hợp hợp trọng ở TTGHSD 16

4.3.2 Tổ hợp hợp trọng ở TTGHCĐ 16

V kiểm toán theo Trạng thái giới hạn cờng độ I 17

5.1 Kiểm toán sức kháng dọc trục của cọc đơn 17

5.1.1 Tính nội lực tác dụng đầu cọc 17

5.1.2 Kiểm toán sức kháng dọc trục của cọc đơn 17

5.2 Kiểm toán sức kháng dọc trục của nhóm cọc 18

5.2.1 Với đất dính……… 18

5.2.2 Với đất rời ……… 20

VI kiểm toán theo trạng thái giới hạn sử dụng 20

6.1 Xác định độ lún ổn định

……….20

6.2 Kiểm toán chuyển vị ngang của đỉnh cọc 23

VII cờng độ cốt thép cho cọc và bệ cọc 24

7.1 Tính và bố trí cốt thép dọc cho cọc 24

7.1.1 Tính mô men theo sơ đồ cẩu cọc và treo cọc 24

7.1.2 Tính và bố trí cốt thép dọc cho cọc 27

7.2 Bố trí cốt thép đai cho cọc……… 30

7.3 Chi tiết cốt thép cứng mũi cọc 30

7.4 Lới cốt thép đầu cọc……… 30

7.5 Vành đai thép đầu cọc……… 30

7.6 Cốt thép móc cẩu……… 30

vIII mối nối thi công cọc………… 30

PHầN Iii

Bản vẽ

PHầN I

Báo cáo khảo sát địa chất công trình

A.ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU VỰC CễNG TRèNH XÂY DỰNG:

Theo số liệu tại lỗ khoan BH2 cấu tạo địa chất khu vực xõy dựng gồm balớp đất cú cỏc đặc điểm:

Từ số liệu tại lỗ khoan BH2 ta thấy:

Lớp 1 cú đủ khả năng chịu lực, nhưng chiều dày lại khụng đảm bảo

Lớp 2 khụng đủ khả năng chịu lực do đất ở trạng thỏi dẻo mềm

Lớp 3 cú đủ khả năng chịu lực, cú chiều dày đủ yờu cầu

Căn cứ vào độ sõu của lớp 3 (độ sõu mặt lớp là 25.30m so với mặt đất tựnhiờn)

Với điều kiện địa chất ở đõy thỡ khi xõy dựng nờn dựng múng cọc bờ tụngcốt thộp đường kớnh nhỏ, chiều sõu đúng cọc nờn để ngàm vào lớp đất 3 vỡ lớpđất 3 khỏ ổn định

2.Số liệu thuỷ văn và chiều dài nhịp:

set pha deo mem

H×NH CHIÕU NGANG TRô CÇUH×NH CHIÕU DäC TRô CÇU

1 Kích thước và cao độ của bệ cọc:

 Cao độ đỉnh trụ: CĐĐT

Cao độ đỉnh trụ được tính theo công thức:

CĐĐT = Max { MNCN + 1.00 ; MNTT + Hth } – 0.30 (m)

Trong đó:

MNCN Là cao độ mực nước cao nhất 9.60 (m)

MNTT Là cao độ mực nước thông thuyền 4.70 (m)

Hth Là chiều cao thông thuyền 6.0 (m)

Căn cứ vào số liệu địa chất ta chọn đặt mũi cọc tại lớp đất 3, IL < 0,

Chọn cọc bê tông cốt thép đúc sẵn, cọc có kích thước là 0.45x0.45m; Đượcđóng sâu vào lớp 3 là lớp đất sét pha trạng thái cứng Ngoài ra cọc phải đóngsâu vào lớp đất tối thiểu là 5d

Vậy chọn: CĐMC = -31.00(m), cách mặt lớp 3 là: 11.7 (m), cách đáy lớp 3.00(m)

 Chiều dài cọc được xác định như sau:

 Tổng chiều dài cọc đúc cọc, và chiều dài các đốt cọc:

Chiều cao thân trụ:

= x (MNTN – CĐĐB)

NGANG CÇU DäC CÇU

150 800

25

450

No Mo Ho

170

25 120 25

3 0

V1

V1V2

2 Tổ hợp tải trọng thiết kế theo phương ngang cầu với MNTN

Tải trọng thẳng đứng

Lực đẩy nổi(tính cho trụ) kN 74.774

Tải trọng mô men Hoạt tải mô men kN.m 1100

3 Bảng tổ hợp tải trọng:

Tổ hợp tải trọng ở THGHSD:

Hệ số tải trọng của tĩnh tải ổ TTGHSD: =1.00

Hệ số tải trọng của hoạt tải ở TTGHSD : = 1.00

Hệ số tải trọng của tĩnh tải ở TTGHCĐ I : = 1.25

Hệ số tải trọng của hoạt tải ở TTGHCĐ I : = 1.75

Tải trọng thẳng đứng:

XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI DỌC TRỤC CỦA CỌC

1 Sức chịu tải dọc trục của cọc đơn theo vật liệu:

 Lựa chọn vật liệu chế tạo cọc:

Cọc bê tông cốt thép

Tiết diện cọc hình vuông: 0.45m x 0.45m

Bê tông có cường độ chịu nén: = 28 (Mpa)

Thép ASTM A615, có giới hạn chảy: = 420 (Mpa)

 Bố trí cốt thép chịu lực: (hình vẽ)

Mặt cắt ngang cọc

450

Cốt thép dọc chủ: chọn 8 thanh ø25, bố trí xuyên suốt chiều dài

Cốt thép đai thường có ø8, bố trí với bước: a = 15 (cm)

 Sức kháng dọc trục tính toán của cọc đơn theo vật liệu:

Công thức tính toán:

Pr =  x 0.8 x ( 0.85 x x ( – ) + x )

Trong đó:

 Là hệ số sức kháng, tra bảng ta được:  = 0.75

Là diện tích nguyên mặt cắt ngang cọc, = 450 x 450 = 202500(m2)

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

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

Sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa).

Sức kháng đơn vị thân cọc (MPa)

= Hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc

= Hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc

Điều kiện địa chất là đất dính, hạ cọc bằng phương pháp đóng, nên ta có:

= qs As

Trong đó:

As = Diện tích bề mặt thân cọc (m2)

qs = Sức kháng đơn vị thân cọc (Mpa)

Do điều kiện địa chất là đất dính nên ta tính theo phương pháp : qs =

Ở đây:

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

= Hệ số dính kết áp dụng cho Su , phụ vào và tỉ số , hệ số dính đượctra bảng theo tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN272-05

Đồng thời ta cũng tham khảo công thức xác định của API như sau:

Tra sơ đồ 3 ta có:

= = 1.11 < 10D Nên tra bảng ta có: = 0.761

Cường độkháng cắt Hệ số

qp = Sức kháng đơn vị mũi cọc (kPa)

Do điều kiện địa chất là đất dính nên ta có:

qp = 9 Su

N P

Khoảng cách tim giữa hai hàng cọc liền nhau:

+ Không được nhỏ hơn 750 mm

+ Không được nhỏ hơn 2.5d

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

+ Tổng số cọc trong móng là: n = 32 cọc

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

khoảng cách giữa các hàng theo phương dọc cầu là: 1.2 (m) > 2.5 x d

= 2.5 x 0.45 = 1.125 (m)

+ Số hàng cọc theo phương ngang cầu: 8 hàng,

khoảng cách giữa các hàng theo phương ngang cầu là: 1.2 (m) > 2.5 x d

a = B21.20 = 1.7 (m)

Khoảng cách từ mép trụ đến mép bệ theo phương ngang cầu:

 Tổ hợp tải trọng thiết kế tính đến MNTN, tại đáy bệ:

KIỂM TOÁN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ I

1 Kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn:

a Tính nội lực tác dụng lên đầu cọc:

Result Type Value Load Comb Pile

*** Maximum pile forces ***

Max shear in 2 direction 0.2182E+02 KN 1 0 8

Max shear in 3 direction -0.7842E+01 KN 1 0 5

Max moment about 2 axis 0.9962E+00 KN-M 1 0 21

Max moment about 3 axis -0.3561E+01 KN-M 1 0 8

Max axial force -0.7151E+03 KN 1 0 4

Max torsional force 0.0000E+00 KN-M 0 0 0

Max demand/capacity ratio 0.1981E+00 1 0 4

= 715.1 kN

b.Kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn:

+ Công thức kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn:

Nmax +∆N≤ PttTrong đó:

Ptt = 886.981 (kN) Là sức kháng tính toán chịu nén của cọc đơn

N: Trọng lượng bản thân cọc không xét đến lực đẩy nổi

Nmax Là nội lực lớn nhất tác dụng lên một cọc, = 715.1 kN

VC = 20459.594 (kN) Tổng lực gây nén lên nhóm cọc đã nhân hệ số: Sức kháng đỡ tính toán của nhóm cọc, (kN)

= 0.65 Hệ số sức kháng đỡ của nhóm cọc

: Sức kháng đỡ dọc trục danh đinh của nhóm cọc, (kN)

Do điều kiện địa chất là đất dính nên được tính theo công thức:

= min { x tổng sức kháng dọc trục của các cọc đơn; sức kháng trụ tương

hệ số hữu hiệu, được lấy như sau:

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

= 1 với khoảng cách tim đến tim bằng 6 lần đường kính

Mà khoảng cách tim đến tim bằng = 2.67 lần đường kính cọc, do đó

: Cường độ chịu cắt không thoát nước tại đáy móng, = 0.0497 MPa.

= (2 x 4050 + 2 x 8850) x 29000 x 0.03 + 4050 x 8850 x 8.19 x0.0497

Trình tự tính lún của đất dính như sau:

-Xác định ứng suất có hiệu do trọng lượng bản thân các lớp đất theo chiềusâu,tính đến trọng tâm của lớp đất

Tuỳ thuộc trạng thái ban đầu của đất là quá cố kết ,cố kết bình thường hoặcdưới cố kết để có công thức sau:

Đối với đất quá cố kết ban đầu ( nghĩa là 'p>'o)

'

log log

f c

p cr

f c

 Đối với đất chưa cố kết hoàn toàn ban đầu (nghĩa là , ,

   )

 

' ' log 1

f c

Hc = Chiều cao của lớp đất chịu nén (mm)

eo = Tỷ số rỗng tại ứng suất thẳng đứng hữu hiệu ban đầu

Ccr = Chỉ số nén ép lại, được xán định từ thí nghiệm

   ∆ ', với ∆ ' là thành phần ứng suất có hiệu

do tải trọng ngoài gây ra

Db 2Db/3

1:2

Set pha nua cung 2.5 m

Set pha deo mem 22.8m

Set pha cung 8.7m

Độ tăng ứng suất có hiệu tai giữa lớp đất do tải trọng ngoài gây ra

) )(

(

'

i g i

Bg: chiều rộng trên mặt bằng của nhóm cọc Bg=4.05m

Lg: chiều dài trên mặt bằng cua nhóm cọc Lg=8.85m

Zi: khoảng cách từ vị trí 2Db/3 đến trọng tâm lớp đất cần tính

+ Độ lún của từng lớp:

Lớp số 1 dày 2.73m

Đối với lớp sét nửa cứng dày 2,5m thì

13 10 ) 80 9 00 27 )(

411 0 1 ( ) )(

487 0 1



dn

8 )(

315 1 05 4 (

315 0 1

  'o<'p=424.0(kN/m).Đất quá cố kết ban đầu

Chiều cao của lớp đất chịu nén:Hc=8.70m

Khoảng cách từ vị trí 2Db/3 đến trọng tâm lớp 1:Z3=6.98m

) 98 6 85 8 )(

98 6 05 4 (

32 14545

Chỉsốnénlại

Áplựctiềncốkết

Hệsốrỗngbanđầu

Ưng suất

có hiệu

do trọnglượng đấtgây ra

Ứng suất

có hiệu

do tảitrọngngoàigây ra

Ứng suấtthẳngđứng cuốicùng hữu hiệu

Độ lún

cố kếtcủa lớpthứ i

0

(kPa)

Sci(m)

1 2.63 0.25 0.027 187.0 0.949 214.00 226.71 480.71 0.12

2 8.7 0.16 0.024 424.0 0.459 276.585 83.30 359.885 0

Vậy tông độ lún của móng tương đuơng là 12 cm

2.Kiểm toán chuyển vị ngang cua đỉnh cọc

Điều kiện: u ≤ 38mm

Sử dụng phần mềm tính toán nền móng FB-Pier ta tính được chuyển vị theo phương dọc cầu (X), phương ngang cầu (Y), phương thẳng đứng (Z) tại vị trí mỗiđầu cọc như sau:

*** Maximum pile head displacements ***

Max displacement in axial 0.2074E-02 M 1 0 4

Max displacement in x 0.1116E-03 M 1 0 25

Max displacement in y 0.3715E-03 M 1 0 20

Theo đó thì chuyển vị ngang lớn nhất tại đỉnh cọc là:

IV CƯỜNG ĐỘ CỐT THÉP CHO CỌC VÀ BỆ CỌC

1 Tính và bố trí cốt thép dọc cho cọc

Tổng chiều dài cọc dùng để tính toán và bố trí cốt thép là chiều dài đúc cọc : Lc = 30 (m) Được chia thành 3 đốt ,mỗi đốt có chiều dài Ld = 10 (m) Ta đi tính toán và bố trí cho từng đốt cọc.

1.1 Tính mô men theo sơ đồ cẩu cọc và treo cọc

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

Các móc cẩu đặt cách đầu cọc một đoạn :

9,929,9

2

Móc được đặt cách đầu cọc một đoạn

1.2 Tính và bố trí cốt thép dọc cho cọc

Ta chọn cốt thép dọc chủ chịu lực là thép ASTM A615M

Gồm 822 có fy  420 Mpa  được bố trí trên mặt cắt ngang của cọc như hình vẽ :

7.08 m

21,44

21.00

Ta đi tính duyệt lại mặt cắt bất lợi nhất trong trường hợp bất lợi nhất là mặt cắt có mô men lớn nhất trong trường hợp treo cọc:

As1.fy As2.fy

0,85f'c A's.f'y

Nhận xét : Do cốt thép được bố trí đối xứng,mặt khác ta đã biết bê tông có cường độ chịu kéo nhỏ hơn nhiều so với cường đôn chịu nén vì vậy trục trung hòa lệch về phía trên trục đối xứng như hình vẽ.

Giả thiết tất cả các cốt thép đều chảy dẻo � ffs'  s fy

Phương trình cân bằng nội lực theo phương trục dầm :

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

a : Chiều cao vùng nén tương đương

d : Đường kính cọc d = 450 (mm)

E : Mô đun đàn hồi của cốt thép E = 2 10 Mpa � 5 

�Chiều cao vùng nén tương đương được xác định theo công thức :

ds1 và ds2 : Khoảng cách từ trọng tâm của cốt thép chịu kéo đến thớ

bê tông chịu nén ngoài cùng

�Mô men kháng uốn danh định là :

min '

c min

Ở vị trí đầu mỗi cọc ta bố trí với bước cốt đai là 50 mm trên một chiều dài là : 1000 mm.

Tiếp theo ta bố trí với bước cốt thép đai là 100 mm trên một chiều dài là:1100mm

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

1.4 Chi tiết cốt thép cứng mũi cọc

Cốt thép mũi cọc có đường kính 40 , với chiều dài 650 mm Đoạn nhô ra khỏi mũi cọc là 50 mm

1.5 Lưới cốt thép đầu cọc

Ở đầu cọc bố trí một số lưới cốt thép đầu cọc có đường kính 

6 mm ,với mắt lưới a = 5050mm Lưới được bố trí nhằm đảm bảo cho bê tông cọc không bị phá hoại do chịu ứng suất cục bộ trong quá trình đóng cọc

Cốt thép móc cẩu được chọn có đường kính 22 Do cốt thép

bố trí trong cọc rất thừa vì vậy 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

Khoảng cách từ đầu mỗi đoạn cọc đến mỗi móc neo là a = 2m =

2000 mm

V 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 đốt cọc lại với nhau ta sử dụng 4 thép góc L-100

10012 táp vào 4 góc của cọc rồi sử dụng đường hàn để liên kết hai đầu cọc.Ngoài ra để tăng thêm an toàn cho mối nối ta sử dụng thêm

4 thép bản được táp vào khoảng giữa hai thép góc để tăng chiều dài hàn nối

1.Tính toán mối nối cọc

1.1 Chọn đường hàn và kiểm toán mối hàn.

Chọn đường hàn có chiều dày w = 10 mm,được chế tạo bằng que hàn E70XX có cường độ Fexx = 540 Mpa.

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

� Cường độ chịu cắt do đường hàn quyết định.

Tổng chiều dài đường hàn là :

Ptt : Sức chịu tải thiết kế của cọc (kN).Ptt = 728.802 (kN)

E : Năng lực xung kích của búa(N.m)

Tốc độ đánh búa khi hành trình ,dài 1.2m

Trọng lượng thân trượt của búa: 6100 KG

Trọng lượng của đầu búa (không tính mũi) 9400 KG

�

2 1

Pgh : sức chịu tải giới hạn của cọc.

Q : trọng lượng của quả búa.

H :chiều cao rơi búa.

F: diện tích mặt ngang cọc.

q: tổng trọng lượng cọc.

n = 10 (daN/cm2): hệ số kinh nghiệm(tra bảng)

K1= 0.45 : hệ số phục hồi sau va chạm( xác định từ thực nghiệm)

Vậy độ chối e = 34 mm/1 nhát búa đập

VI THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG

1 Đúc cọc

Lựa chọn vị trí thích hợp và giải phóng mặt bằng vị trí đúc cọc,khi chọn vị trí đúc cọc cần chú ý sao cho địa hình bằng phẳng ,đủ không gian để đúc hàng loạt cọc ,đủ chỗ chứa vật liệu gia công cốt thép ,điều kiện vận chuyển vật liệu…

1.1 gia công cốt thép

Chọn nơi gia công cốt thép sao cho gần bãi đúc cọc nhất hoặc vận chuyển đến bãi đúc cọc thuận tiện nhất ,các loại cốt thép được gia cong đúng theo thiết kế nghĩa là phải đảm bảo về kích thước ,số lượng …và sau khi gia công xong ta tập hợp lại theo từng chủng loại và vậnn chuyển đến bãi đúc cọc.

1.2 Tạo phẳng mặt bằng đúc cọc và lắp đặt ván khuôn và cốt thép

Trước khi lắp đặt ván khuôn ta làm bằng phẳng bề mặt đúc cọc

và đỗ lớp bê tông dày khoảng 5 cm để tạo mặt bằng đúc cọc thật vững chắt

Sau khi tạo phẳng xong ta tiến hành lắp đặt ván khuôn và cốt thép ,để tiết kiệm chi phí ván khuôn ta đúc các cọc xen kẽ nhau ghĩa lã cọc trước sẽ làm ván khôn cho cọc sau.sau khi lắp đặt ván khuôn xong ta tiến hành đặt rọ thép vào lòng ván khuôn và cân chỉnh cho chính xác để cốt thép không bị nghiêng méo và ló ra ngoài bê tông.

1.3 Đổ bê tông và bảo dưỡng cọc

Trước khi đỗ bê tông ta tiến hành kiêm ta lại kích thước ván khuôn cà lồng thép lại một lần nữa bê tông có thể chế tạo tại bãi đúc cọc hoặc vận chuyển từ nhà máy đến ,cần lưu ý là quá trình đỗ

bê tông phải được tiến hành liên tục và kết hợp với đầm rung ,đầm dùi để bê tông đươc lèn chặt.

Sau khi đỗ bê tông xong ta dùng bao ni lon phủ kín các cọc và thương xuyên tưới nước để đảm bảo đủ độ ăm trong quă trình hình thành cường độ của bê tông.

1.4 Vận chuyển cọc

Sau khi bảo dưỡng cọc đến khi đạt cường độ thì ta tiến hành vân chuyển cọc đến công trường,nếu cọc được đúc tại công trường thì việc vận chuyển ta không quan tâm và nếu bãi đúc cọc ở xa công trường thì ta dùng xe để chở cọc,quá trình vận chuyển cọc phải cẩn thận và nhẹ nhàn ,kê kích cọc đúng vị trí như ta đã giới thiệu ở phần trước.

2 Định vị hố móng