đồ án kĩ thuật nền móng

Đồ án bê tông cốt thép là đồ án đầu tiên của ngành xây dựng,tổng hợp các kiến thức trong bộ môn bê tông cốt thép theo aci,Đồ án bê tông cốt thép là đồ án đầu tiên của ngành xây dựng,tổng hợp các kiến thức trong bộ môn bê tông cốt thép theo aci,

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM

KHOA CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

KỸ THUẬT NỀN MÓNG

Ngành : KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG

Chuyên ngành : XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 10 năm 2021

LỜI CẢM ƠN

Bài thuyết minh Đồ án môn học Kĩ thuật Nền Móng này được thực hiện dựa trênnhiều nguồn tài liệu và tiêu chuẩn khác nhau

Để hoàn thành đồ án Kĩ thuật Nền Móng này, thật sự có rất nhiều người em cảm

thấy biết ơn Trước hết em xin bày tỏ lời cảm ơn tới cô Nguyễn Thị Thu Trà , giảng

viên khoa Công Trình Giao Thông Người đã hướng dẫn môn Kĩ thuật Nền Móng cholớp em và trực tiếp chỉ bảo em thực hiện đồ án này Cảm ơn cô về sự nhiệt tình giảngdạy và trong quá trình hướng dẫn và duyệt đồ án, giúp cho chúng em có sự chịu khó,khắc khe trong trình bày Những kiến thức cô đã truyền thụ chắc chắn sẽ còn đi theo

em sau này Trong quá trình thực hiện đồ án, em cũng gặp rất nhiều điều khó khăn vìcòn một số kiến thức em còn chưa biết hoặc chưa nắm vững

Em xin chân thành cảm ơn!

THIẾT KẾ MÓNG CỌC ĐÀI CAO ( TRỤ CẦU)1.Giới thiệu chung

1.1.Địa chất khu vực

Địa điểm: huyện Đô Lương, Nghệ An

Vùng gió: I.A

Địa tầng từ trên xuống đến độ sâu 58m gồm 7 lớp đất sau:

+ Lớp 1: Bùn sét xám xanh - xám đen, chảy;(3,8m)

+ Lớp 2: Bùn sét xám xanh - xám nâu, trạng thái chảy;(3,6m)

+ Lớp 3: Sét lẫn bột, xám nâu, xám đen, trạng thái dẻo cứng;(12,5m)

+ Lớp 4: Sét nâu vàng, xám xanh, trạng thái nửa cứng;(6,3m)

+ Lớp 5: Cát pha, xám trắng, trạng thái chặt vừa;(8,5m)

+ Lớp 6: Sét pha, nâu vàng, trạng thái dẻo cứng;(15,8m)

+ Lớp 7: cát hạt trung, thô, trạng thái chặt;(7,5m)

1.2.Lựa chọn thông số cọc

1.2.1.Tải trọng tính toán

Tải trọng tính toán

Vị trí đáycọc (m)

(kN)

Mx (kNm) Hy (kN) My (kNm) Hx (kN)

1.2.2.Vật liệu làm cọc

Bê tông: C40 có ,

1.2.3.Lựa chọn kích thước sơ bộ

Chọn cọc khoan nhồi có các thông số sau:

Chiều dài thực tế cọc cắm vào đất là 55m

2.Tính toán sức chịu tải của cọc

2.1.SCT cọc theo vật liệu

Cột chịu nén lệch tâm, SCT cọc được tính như sau:

Trong đó:

+ Ag diện tích toàn tiết diện (mm2),

+ cường độ chịu nén của betong,

+ giới hạn chảy cốt thép,

+ hàm lượng cốt thép trong cột,

Điều kiện bỏ qua ảnh hưởng của độ mảnh:

+ r bán kính hồi chuyển của tiết diện,

+ lu chiều dài cấu kiện tính bằng khoảng cách giữa hai liên kết chống chuyển

vị ngoài mặt phẳng của cấu kiện,

+ hệ số làm việc của cọc trong đất,

+ qp cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc (bảng 7 TCVN 10304-2014),

(độ sâu mũi cọc 45m)+ u chu vi tiết diện ngang thân cọc,

+ hệ số làm việc của đất dưới mũi cọc,

+ hệ số điều kiện làm việc của đất trên thân cọc, phụ thuộc vào phươngpháp tạo lỗ và điều kiện đổ betong (bảng 5);

+ Ap diện tích tiết diện ngang mũi cọc,

+ li chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ i

+ fi cường độ sức kháng trung bình của lớp đất thứ i trên thân cọc (bảng 3)Chia lớp đất thành các phân lớp đồng chất ta được bảng sau:

Rc,u= =9229,261kN

SUY RA Rs=4071,414kN

• Sức kháng mũi R

Suy ra Rsi=1421,893kN

Rc,u=Rp+Rsi=3042,66+1421,893=4464,533kN

3.Tổng hợp sức chịu tải cọc

Sức chịu tải cọc theo vật liệu:

Sức chịu tải cọc theo đất nền:

+ Theo chỉ tiêu cơ lý đất (10304-2014): Rc=9226kN

+ Bán thực nghiệm (11823-2017): Rc=4266kN

+ Theo phương pháp SPT (11823-2017): Rc=4465kN

=>Sức chịu tải tiêu chuẩn: Ptc=4266kN

=>Sức chịu tải tính toán: Pa===2133kN

Khoảng cách giữa các cọc theo hàng ngang và dọc (tim – tim):

Khoảng cách từ mép ngoài cọc đến mép ngoài đái đài:

34084+51.1,7=34170,7 kN.m

Tải trọng tác dụng lên cọc:

Trong đó: n: số cọc trong một đài

: tọa độ tim cọc thứ i tại cao trình đáy đài

Ta có bảng tổng hợp nội lực đầu cọc sau:

suy ra Rmax=1345kN

Rmin=674kN

5.Kiểm toán cọc

5.1.Kiểm tra sức chịu tải dọc trục theo đất nền

Rmin=674kN>0 : không cần kiểm tra sức chịu tải dọc trục chịu nhổ

205-– module đàn hồi ban đầu của bê tông khi kéo vànén

– moment quán tính tiết diện cọc

bc – chiều rộng quy ước cọc

Vậy Le=0,3166.56=17,73, tra bảng G.2, TCXD 205-1998 khi cọc tựa trên đất có:

5.2.2.Xác định chuyển vị ngang và góc xoay

Chuyển vị ngang của cọc ở cao trình mặt đất gây ra bởi lực :

2,2249.10-5m/kN

Chuyển vị ngang của cọc ở cao trình mặt đất gây ra bởi :

Góc xoay của cọc ở cao trình mặt đất gây ra bởi lực :

Góc xoay của cọc ở cao trình mặt đất gây ra bởi :

Khi cọc ngàm cứng trong đài và đầu cọc không bị xoay (mục G8-TCXD 1998), momemt ngàm tính toán được tính:

205-(l0 : khoảng cách từ đáy đài đến mặt đất,l0=1,5m)

Lực cắt và moment uốn tại cao trình mặt đất :

Áp lực tính toán (kN/m2), moment uốn Mz (kN.m), lực cắt Qz (kN), lực dọc

Nz (kN) trong các tiết diện cọc được tính như sau :

Trong đó: K hệ số tỷ lệ (bảng G1- TCXD 205-1998)

là các hệ số không thứnguyên (bảng G3- TCXD 205-1998)

Ze chiều sâu tính đổi của vị trí tiết diện cọc trong đất, với

Momen dọc thân cọc biểu thị qua bảng sau:

Momen lớn nhất do tải trọng gây ra : Mmax=93,826KN.m

Lực cắt dọc thân cọc biểu thị qua bảng tính sau :

Lực cắt lớn nhất trên thân cọc : Qmax=85,833KN

Áp lực ngang thân cọc biểu thị qua bảng tính sau :

5.3.Kiểm tra sức chịu tải nhóm cọc

6.Tính toán cốt thép cọc

Giả thiết:

=>N=16 thanh Ø30

Theo ACI 318 mục 7.7.1, bề dày lớp bê tông bảo vệ là abv=60mm

Bán kính đường tròn qua tim thép:

r = – abv - = 1200/2 – 60 – 30/2 = 525mm

Góc ɣsi là góc hợp bởi phương đứng với từng thanh thép

Khoảng cách từ tim cọc đến tim thép: , khoảng cách từ mép cọc tới

tim thép:

6.1 Xác định khả năng chịu tải trọng nén, uốn trong điều kiện lệch tâm nhỏ

1125.0,764=859,5(mm)Biến dạng của cốt thép:

Ứng suất trong cốt thép:

2,019(rad)Diện tích vùng bê tông chịu nén:

Momen do hợp lực nén của vùng bê tông chịu nén gây ra:

Mc=yc.Fc=26,41.30312097,01=800516262.6(N.mm)

Hợp lực của thép:

Momen do các thanh thép gây ra:

Lực Fd do các thanh thép chiếm chỗ:

Momen Md do các thanh thép chiếm chỗ:

Khả năng chịu uốn của cọc:

Mr = Mn=0,75.(Ms + Mc – Md)

=0,75.(667155220,8+800516262.6-14836500)= 1089626238(N.mm)Khả năng chịu nén của cọc:

Pr = Pn=0,75.(Fs + Fc – Fd)

=0,75.(2816566,575+30312097,01-423900)= 24528572.69 (N)

6.2.2 Trường hợp

Vị trí trục trung hòa:

1125 =675 (mm)Chiều cao vùng nén:

675.0,764=515,7(mm)Biến dạng của cốt thép:

Ứng suất trong cốt thép:

1,430(rad)Diện tích vùng bê tông chịu nén:

Hợp lực nén:

Fc=0,85.Ac.fc=0,85 425288.6978.40=14459815.73 (N)

Momen do các thanh thép gây ra:

Lực Fd do các thanh thép chiếm chỗ:

Momen Md do các thanh thép chiếm chỗ:

Khả năng chịu uốn của cọc:

482,14.0,764=368,357(mm)Biến dạng của cốt thép:

Ứng suất trong cốt thép:

1,175(rad)Diện tích vùng bê tông chịu nén:

Khả năng chịu uốn của cọc:

375.0,764=286,5(mm)Biến dạng của cốt thép:

Ứng suất trong cốt thép:

Khi và :

1,021(rad)Diện tích vùng bê tông chịu nén:

Khả năng chịu uốn của cọc:

306,818.0,764=234,409(mm)Biến dạng của cốt thép:

Ứng suất trong cốt thép:

Khi và :

0,916(rad)Diện tích vùng bê tông chịu nén:

Khả năng chịu uốn của cọc:

Mr = Mn=0,9.(Ms + Mc – Md)= 4977791688 (N.mm)

Khả năng chịu nén của cọc:

Pr = Pn=0,9.(Fs + Fc – Fd)= 9364617.888 (N)

7 Kiểm toán cường độ đất nền tại mũi cọc

Phương pháp khối móng quy ước

Mô hình khối móng quy ước theo TCXD 10304-2014

Chiều cao quy ước từ mặt đất tự nhiên tới mũi cọc là: 40m

+ uD: áp lực nước lỗ rỗng (lực đẩy nổi),

+ A: diện tích đáy móng, A=Bg x Lg

Trong đó: : ứng suất hữu hiệu của đất nền tại độ sâu đáy móng ở trạng tháitrước khi thi công móng

q’=845,286-494,9=350,386(KN/m2)

Quy đổi ứng suất tại đáy móng về lực tập trung tại đáy móng để có thể dễ dàngchia cho diện tích rộng ra theo khối móng quy ước:

P’=q’.A=350,386.368,64=129166,572kN

Tại vị trí sâu hơn đáy móng 2 mét:

+ Ứng suất bản thân đất trước khi xây dựng móng: σZ=495,95(KN/m2)

+ Ứng suất gây lún sau khi có móng theo quy tắc hình thang:

q’ = =129166,572/414,3=311,77 KN/m2

Trong đó:

+ P’ (kN): lực tập trung tại đáy móng

+ A’: diện tích mở rộng thêm theo quy tắc hình thang

Vậy q’ =311,77 KN/m2≤0,9 σZ=446,335 KN/m2

=> Thỏa

8 Kiểm toán đài cọc

Có các thông số đầu vào như sau:

Pservice=(kN),

Dp=1,2 (m);

+ Se(1): biến dạng đàn hồi cọc

+ Se(2): biến dạng đàn hồi đất mũi cọc

+ Se(3): biến dạng đàn hồi do tải trọng truyền dọc thân cọc

9.1.1.2 Biến dạng đàn hồi đất mũi cọc

 TCXDVN 10304-2014 : Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế

 TCVN 205-98: Phụ lục G, Cọc chịu tải ngang

 TCVN 11823-2017: Tiêu chuẩn quốc gia về thiết kế cầu đường bộ

 Sách Nền Móng (tính toán móng cọc) của tác giả Châu Ngọc Ẩn