Bài tập lớn nền móng UTC chỉ cần thay số

ThiÕt kÕ m«n häc nÒn vµ mãng Bé m«n §Þa kü thuËt Môc lôc PHÇN I B¸o c¸o kh¶o s¸t ®Þa chÊt c«ng tr×nh I CÊu tróc ®Þa chÊt vµ ®Æc ®iÓm c¸c líp ®Êt 3 II NhËn xÐt vµ kiÕn nghÞ 4 PHÇN II ThiÕt kÕ kÜ thuËt I Lùa chän kÝch th­íc c«ng tr×nh 6 1 1 Lùa chän kÝch th­íc vµ cao ®é bÖ cäc 6 1 2 Chän kÝch th­íc cäc vµ cao ®é mòi cäc 7 II LËp c¸c tæ hîp t¶i träng ThiÕt kÕ 8 2 1 Träng l­îng b¶n th©n trô 8 2 1 1 TÝnh chiÒu cao th©n trô 8 2 1 2 ThÓ tÝch toµn phÇn (kh«ng kÓ bÖ cäc) 8 2 1 2 ThÓ tÝch phÇn trô ngËp n­.

Thiết kế môn học móng Bộ môn Địa - kỹ thuật Mục lục PHầN I Báo cáo khảo sát địa chất công trình I Cấu trúc địa chất đặc điểm lớp đất II Nhận xét kiến nghị PHÇN II ThiÕt kÕ kÜ thuật I Lựa chọn kích thớc công trình 1.1 Lùa chän kÝch thíc cao độ bệ cọc 1.2 Chọn kích thớc cọc cao độ mũi cọc II Lập tổ hợp t¶i träng ThiÕt kÕ .8 2.1 Trọng lợng thân trụ 2.1.1 TÝnh chiỊu cao th©n trơ………………………………………………… .8 2.1.2 Thể tích toàn phần (không kĨ bƯ cäc) 2.1.2 ThĨ tÝch phÇn trơ ngËp níc (kh«ng kĨ bƯ cäc) 2.2 Lập tổ hợp tải trọng thiết kế với MNTN 2.2.1 Tổ hợp tải trọng theo phơng dọc cầu TTGHSD .9 2.2.2 Tổ hợp tải trọng theo phơng dọc cầu TTGHCĐ .9 III Xác định sức chịu tải dọc trục cọc 10 3.1 Søc kh¸ng nÐn däc trơc theo vËt liƯu PR .10 3.2 Søc kh¸ng nÐn däc trơc theo ®Êt nỊn QR 11 3.2.1 Sức kháng thân cọc Qs 12 3.2.2 Søc kh¸ng mịi cäc Qp……… .14 3.3 Søc kh¸ng däc trơc cđa cọc đơn 16 IV chọn số lợng cọc bố trí cọc móng 16 4.1 TÝnh sè lỵng cäc …………………… 16 4.2 Bè trÝ cäc mãng……………… 16 4.2.1 Bè trÝ cäc trªn mỈt b»ng 16 4.2.2 TÝnh thĨ tÝch bƯ……… .17 4.3 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên đáy bệ 17 4.3.1 Tỉ hỵp hỵp träng ë TTGHSD .17 4.3.2 Tỉ hỵp hỵp träng ë TTGHC§ 17 Thiết kế môn học móng Bộ môn Địa - kỹ thuật V kiểm toán theo Trạng thái giới hạn cờng độ I 18 5.1 Kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn .18 5.1.1 Tính nội lực tác dụng đầu cọc 18 5.1.2 KiĨm to¸n søc kh¸ng däc trục cọc đơn 18 5.2 Kiểm toán sức kh¸ng däc trơc cđa nhãm cäc 18 5.2.1 Víi ®Êt dÝnh…………………………… 18 5.2.2 Víi ®Êt rêi ……………… 22 VI kiÓm toán theo trạng thái giới hạn sử dụng .22 6.1 Xác định độ lún ổn định .22 6.2 Kiểm toán chuyển vị ngang đỉnh cọc .25 VII cờng độ cốt thép cho cọc bƯ cäc 26 7.1 TÝnh vµ bè trÝ cèt thÐp däc cho cäc 26 7.1.1 Tính mô men theo sơ đồ cẩu cäc vµ treo cäc 26 7.1.2 TÝnh vµ bè trÝ cèt thÐp däc cho cäc 27 7.2 Bè trÝ cèt thÐp ®ai cho cäc……… .30 7.3 Chi tiÕt cèt thÐp cøng mòi cäc 30 7.4 Líi cèt thép đầu cọc 30 7.5 Vành đai thép đầu cọc 30 7.6 Cèt thÐp mãc cÈu…………… 31 VIII mèi nèi thi c«ng cäc………… 31 PHầN III Bản vẽ Thiết kế môn học móng Bộ môn Địa - kỹ thuật PHầN I Báo cáo khảo sát địa chất công trình I Cấu trúc địa chất đặc ®iĨm c¸c líp ®Êt C¸c ký hiƯu sư dơng tÝnh to¸n: γ γs γn W WL Wp a k n e Sr c : Trọng lợng riêng đất tự nhiên (kN/m3) : Trọng lợng riêng hạt đất (kN/m3 : Trọng lợng riêng nớc ( γ n=9.81kN/m ) : §é Èm (%) : Giíi hạn chảy (%) : Giới hạn dẻo (%) : Hệ sè nÐn (m2/kN) : HƯ sè thÊm (m/s) : §é rỗng : Hệ số rỗng : Độ bÃo : Lực dính đơn vị (kN/m2) : Tỷ trọng đất (độ) : Tỷ trọng đất Tại lỗ khoan BH4, khoan xuống cao độ - 37m, gặp lớp đất nh sau:  Líp 1: Líp lµ líp sÐt pha, có màu xám Chiều dày lớp xác định đợc BH4 2.20m, cao độ mặt lớp 0.00m, cao độ đáy -2.20m Chiều sâu xói lớp đất 1.80m Lớp đất có độ ẩm W = 25.8%, độ bÃo hòa Sr = 85.3 Lớp đất trạng thái dẻo mềm, có độ sệt IL = 0.51 Lớp 2: Lớp lớp cát hạt nhỏ, phân bố dới lớp Chiều dày lớp 9.00m, cao độ mặt lớp -2.20m, cao độ đáy -11.20m Lớp 3: Lớp thứ gặp BH4 lớp sét pha màu xám nâu, xám xanh, phân bố dới lớp Chiều dày lớp 4.30 m, cao độ mặt lớp -11.20 m, cao độ đáy lớp -15.50m Lớp đất có ®é Èm W = ThiÕt kÕ m«n häc nỊn móng Bộ môn Địa - kỹ thuật 20.6%, độ bÃo hòa Sr = 80.9 Lớp đất trạng thái dẻo cứng có độ sệt IL = 0.47 Lớp 4: Lớp thứ lớp cát hạt nhỏ, màu xám, kết cấu chặt vừa, phân bố dới lớp Chiều dày lớp 21.50 m, cao độ mặt lớp -15.50m, cao độ đáy lớp -37.00m II Nhận xét kiến nghị Theo tài liệu khảo sát địa chất công trình, phạm vi nghiên cứu qui mô công trình dự kiến xây dựng, ta có số nhận xét kiến nghị sau: Nhận xét: + Điều kiện địa chất công trình phạm vi khảo sát nhìn chung phức tạp, có nhiều lớp đất phân bố thay đổi phức tạp + Lớp đất số 1, lớp đất yếu số xuyên tiêu chuẩn sức chịu tải nhỏ, lớp có trị số SPT trung bình, lớp có trị số SPT sức chịu tải cao + Lớp đất số dễ bị lún sụt xây dựng trụ cầu Kiến nghị + Với đặc điểm địa chất công trình đây, nên sử dụng giải pháp móng cọc ma sát BTCT cho công trình cầu lấy lớp đất số làm tầng tựa cọc + Nên cọc ngập sâu vào lớp đất số để tận dụng khả chịu ma sat cọc Thiết kế môn học móng Bộ môn Địa - kü thuËt PHÇN II ThiÕt kÕ kÜ thuËt Bè trÝ chung công trình bố t r í c c ô ng t r ì nh Dọc c ầu Nga ng c Çu 150 25 450 60 80 60 80 +8.70(C§ § T) +7.90(MNCN) 25 150 25 120 25 170 800 530 +3.60(MNTN) 125 125 170 870 530 870 +5.50(MNTT) 170 200 200 +2.00(C§ § B) 0.00(C§ M§ ) 0.00(C§ § AB) 5@120=600 50 50 50 700 3@120=360 460 50 SÐt pha -1.80(M§ SX) -1.80(M§ SX) -2.20 24 cäc BTCT 450 X 450 L = 23.00 m Cát hạ t nhỏ -11.20 Sét pha -15.50 Cát hạ t nhỏ -23.00 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 P18 P19 P20 P21 P22 P23 P24 700 P3 500 P2 800 P1 50 50 5@120=600 50 150 460 3@120=360 50 150 -23.00 700 460 mỈt b» ng c äc mỈt b» ng t r Thiết kế môn học móng Bộ môn Địa - kỹ thuật I Lựa chọn kích thớc công trình 1.1 Lựa chọn kích thớc cao độ bệ cọc ã Cao độ đỉnh trụ (CĐĐT) Vị trí xây dựng trụ cầu xa bờ phải đảm bảo thông thuyền thay đổi mực nớc MNCN MNTN tơng đối cao Xét điều kiện mỹ quan sông, ta chọn giá trị cao ®é nh sau: MNCN + 1m Cao ®é ®Ønh trô chän nh sau: max  − 0.3m MNTT + H  tt  Trong ®ã: MNCN: Mùc níc cao nhÊt, MNCN = 3,0 m MNTT : Mùc níc thÊp nhÊt, MNTT = 1,5m H tt : ChiỊu cao th«ng thun, H tt không xét Ta cã: max(3,0+1 ; 1,5) - 0.3 = max(4,0 ; 1,5) - 0.3 = 3,7(m) => Cao độ đỉnh trụ: CĐĐT = + 3,7m ã Cao độ đỉnh bệ (CĐĐB) Cao độ đỉnh bệ MNTN - 1,5m = 1,5 - 0.5 = (m) => Chọn cao độ đỉnh bệ: CĐĐB = +0 m ã Cao độ đáy bệ (CĐĐAB) Cao độ đáy bệ = CĐĐB - Hb Hb : Chiều dày bệ móng (Hb = 1.5m÷ 2m) Chän Hb = m => Cao độ đáy bệ: CĐĐAB = - 2.00 = -2.00 m Vậy chọn thông số thiết kế nh sau: Thiết kế môn học móng Bộ môn Địa - kỹ thuật C ao độ đỉ nh trô Httr = ? Httr = ? MNTT MNTN b=? 450 Cao ®é ®Ønh trơ: b=? Hb = ? a =? Hb = ? a =? 150 25 Htt 25 120 25 60 80 800 60 80 170 C§§T = + 3,70 m Cao độ đỉnh bệ : CĐĐB = : CĐĐAB = + 0,00 m Cao độ đáy bệ -2,00 m Bề dầy bệ móng : Hb = m 1.2 Chọn kích thớc cọc cao độ mũi cọc Theo tính chất công trình cầu có tải trọng truyền xuống móng lớn, địa chất có lớp đất chịu lực nằm cách mặt đất 15.50m tầng đá gốc, nên chọn giải pháp móng móng cọc ma sát BTCT Chọn cọc bê tông cốt thép đúc sẵn, cọc có kích thớc 0.45x0.45m; đợc đóng vào lớp số lớp cát hạt nhỏ, kết cấu chặt vừa Cao độ mũi cọc -29.00m Nh cọc đợc đóng vào lớp đất số có chiều dày 13.50m Chiều dài cọc (Lc) đợc xác định nh sau: Lc = C§§B - Hb - C§MC Lc = - 2.0 - (- 29.0) = 27.00 m Trong đó: CĐĐB =0.00 m : Cao độ đỉnh bệ Hb = 2.00 m : ChiỊu dµy bƯ mãng Thiết kế môn học móng Bộ môn Địa - kỹ thuật CĐMC = -27.00m : Cao độ mũi cäc  KiÓm tra: Lc 27 = = 60 ≤ 70 d 0, 45 => Thoả mÃn yêu cầu độ mảnh Tổng chiều dài đúc cọc là: L = L c + 1m = 27 + = 28 m Cọc đợc tổ hợp từ đốt cọc với tổng chiều dài đúc cọc là: 28m = 10m +10m + 8m Nh cọc có chiều dài 10 m,10 m,8 m Các đốt cọc đợc nối với hàn trình thi công đóng cọc II Lập tổ hợp tải trọng Thiết kế 2.1 Trọng lợng thân trụ 2.1.1 Tính chiều cao th©n trơ ChiỊu cao th©n trơ Htr: Htr = C§§T - C§§B - CDMT Htr = 3,7 - - 1.4 = 2,3 m Trong ®ã: Cao ®é ®Ønh trụ : CĐĐT = + 3,7 m Cao độ đỉnh bệ : CĐĐB = + m Chiều dày mũ trô : CDMT = 0.8 + 0.6 = 1.40 m C ao ®é ®Ø nh trơ MNC N C ao độ đá y dầm V1 V2 Htt V1 V2 30 2.1.2 Thể tích toàn phần (không kể bệ cọc) V3 V3 MNTT MNTN Thể tích trụ toàn phần Vtr : Vtr = V1 + V2 + V3 x1, x 0,8 + = (8 + 4,5 + 0, 25 x 2) π x1, 2 x1, x0, + ( + 3,3 x1, 2) x 2,3 Thiết kế môn học móng Bộ môn §Þa - kü thuËt = 10,88 + 6,63 + 11,71 = 29,22 m3 2.1.2 ThĨ tÝch phÇn trơ ngËp níc (kh«ng kĨ bƯ cäc) ThĨ tÝch trơ ngËp níc Vtn: Vtn = Str x (MNTN - C§§B) = ( π x1, 22 + 3,3 x1, 2) x(1,5 − 0) = 7, 64m3 Trong®ã: MNTN = 1,5 m : Mùc nớc thấp CĐĐB = m : Cao độ đỉnh bệ : Diện tích mặt cắt ngang thân trụ (m2) Str 2.2 Lập tổ hợp tải trọng thiết kế với MNTN Các tổ hợp tải trọng đề nh sau: N ot T¶i träng - TÜnh t¶I thẳng Đơn vị TTGHSD kN 6000 kN 4200 kN 120 KN.m 750 đứng N oh - Hoạt tảI thẳng đứng H oh - Hoạt tảI nằm ngang M o - Hoạt tải mômen Hệ số tải trọng: Hoạt tải n = 1.75 TÜnh t¶i : n = 1.25 γ bt = 24,50 kN/m3 : Trọng lợng riêng bê tông n = 9,81 kN/m3 : Trọng lợng riêng nớc : 2.2.1 Tổ hợp tải trọng theo phơng ngang cầu TTGHSD Tải trọng thẳng đứng tiêu chuẩn ngang cÇu: o o N SD = N h + (N t + γ btxVtr ) − γ nxVtn = 4200 + (6000 + 24.50x29.22) – 9.81x7.64 = 10840.94 kN Tải trọng ngang tiêu chuẩn ngang cầu: Thiết kế môn học móng Bộ môn Địa - kü thuËt H1SD = Ho = 120 kN  Mômen tiêu chuẩn ngang cầu: M 1SD = M o + H ohx(C§ § T − C§ § B) = 750 + 120 x(3, − 0) = 1194 kN.m 2.2.2 Tổ hợp tải trọng theo phơng ngang cầu TTGHCĐ Tải trọng thẳng đứng tính toán ngang cầu N1C§ = 1.75xNoh + 1.25x(N ot + γ btxVtr ) − γ nxVtn = 1,75x4200 + 1,25x(6000 + 24,50x29,22) – 9,81x7,64 = 15669,9 kN Tải trọng ngang tính toán ngang cầu: H1CĐ = 1.75x H oh = 1.75x120 =210 kN Mômen tính toán ngang cầu: M 1CĐ = 1.75xMo + 1.75xHohx(C§ § T − C§ § B) = 1, 75 x750 + 1, 75 x120 x(3, − 0) = 2089,5 kN.m Tổ hợp tải trọng thiết kế TạI ĐỉNH Bệ Tải trọng Đơn vị TTGHSD TảI trọng thẳng 10840,9 kN đứng TảI trọng ngang kN 120 Mômen kN.m 1194 TTGHCĐ 15669,9 210 2089,5 III Xác định sức chịu tải dọc trục cọc 3.1 Sức kháng nÐn däc trơc theo vËt liƯu PR  Chän vËt liệu: + Cọc bê tông cốt thép, tiết diện cọc hình vuông: 0.45m x 0.45m + Bê tông có fc' = 28MPa 10 Thiết kế môn học móng Bộ môn Địa - kỹ thuật 17 18 19 20 21 22 23 24 0.60 0.60 1.80 1.80 1.80 1.80 1.80 1.80 0.00 1.00 27.00 0.20 0.03 0.01 0.00 671.93 0.00 1.00 27.00 0.20 0.03 0.01 0.00 671.93 0.00 1.00 27.00 0.20 0.03 0.01 0.00 598.24 0.00 1.00 27.00 0.20 0.03 0.01 0.00 598.24 0.00 1.00 27.00 0.20 0.03 0.01 0.00 598.24 0.00 1.00 27.00 0.20 0.03 0.01 0.00 598.24 0.00 1.00 27.00 0.20 0.03 0.01 0.00 598.24 0.00 1.00 27.00 0.20 0.03 0.01 0.00 598.24 Nội lực cọc lớn Nmax= 819.29 kN Cách : Tính theo chng trỡnh FB-Pier ; Sử dụng chơng trình FB PIER V3 ta tính đợc nội lực cọc nh sau: Result Type Value Load Comb Pile *** Maximum pile forces *** Max shear in direction 0.1120E+02 KN 1 12 Max shear in direction -0.8731E-01 KN Max moment about axis -0.1002E-01 KN-M -0.1612E+01 KN-M 1 10 Max moment about axis 12 Max axial force -0.7309E+03 KN Max torsional force 0.0000E+00 KN-M 0 Max demand/capacity ratio 0.1627E+00 VËy, Nmax = 730.9 kN, 20 Thiết kế môn học móng Bộ môn Địa - kỹ thuật -> Chọn giá trị lớn ®Ĩ kiĨm to¸n Nmax= 819.29 kN 5.1.2 KiĨm to¸n søc kháng dọc trục cọc đơn Công thức kiểm toán: N max + ∆N ≤ Ptt Trong ®ã: Nmax: Néi lực lớn tác dụng lên đầu cọc (lực dọc trục) N : Trọng lợng thân cọc (kN) Ptt : Sức kháng dọc trục cọc đơn (kN) Ta cã: Ptt = 977.1454 KN ∆N = 27 x 0.452 x 24.5 = 133.95kN VËy: N max+ ∆N =819.29 + 133.95= 953.24KN Ptt = 977.1454 KN => Đạt 5.2 Kiểm toán sức kháng dọc trục nhóm cọc Công thøc kiĨm to¸n søc kh¸ng däc trơc cđa nhãm cäc : Vc ≤ QR = ϕ gQg = ϕ g1 Qg1 + ϕ g Qg2 Trong ®ã: VC : Tổng lực gây nén nhóm cọc đà nhân hệ số V C = 17010.4 (kN) QR : Sức kháng đỡ däc trơc tÝnh to¸n cđa nhãm cäc ϕg Qg : Hệ số sức kháng đỡ nhóm cọc : Sức kháng đỡ dọc trục danh định nhóm cọc g1, g2 : Hệ số sức kháng đỡ nhóm cäc ®Êt dÝnh, ®Êt rêi Qg1, Qg2 : Søc kháng đỡ dọc trục danh định nhóm cọc ®Êt dÝnh, ®Êt rêi 5.2.1 Víi ®Êt dÝnh Qg1 = min{xTổng sức kháng dọc trục cọc đơn; sức kháng trụ tơng đơng} = min{Q1; Q2} Với: Hệ số hữu hiệu 21 Thiết kế môn học móng Bộ môn Địa - kỹ thuật Q1 : xTổng sức kháng dọc trục cọc đơn đất Q2 : Sức kháng trụ tơng đơng dính Ta có : Cao độ mặt đất sau xói : -2.4 m Cao độ đáy bệ : +0.00 m Do sau xói lở, đáy bệ không tiếp xúc chặt chẽ với đất, đất bề mặt mềm yếu, khả chịu tải riêng rẽ cọc phải đợc nhân với hệ số hữu hiệu, lấy nh sau : Vi 0.65 với khoảng cách tim đến tim 2.5 lần đờng kính 1.00 với khoảng cách tim đến tim lần đờng kính Mà khoảng cách tim đến tim nội suy : η = 0.65+  1200 = 2.67d, cäc ®ã ta 450 1.2 − 2.5d (1− 0.65) = 0.65+ 1.2 − 2.5× 0.45 (1− 0.65) = 0.653 6d − 2.5d 6ì 0.45 2.5ì 0.45 Xác định Q1 Tổng sức kháng danh định dọc trục cọc đơn đất sét: Qs = Qs1 + Qs3 = 16848 + 224460 = 241308 N VËy: Q1 = η x N x ϕ qs x QS =0.653x21x0.56x241380 = 1853624.6 N =1853.624 KN  Xác định Q2: Tính với lớp đất lớp đất Sức kháng đỡ phá hoại khối đợc xác theo công thức: Q2 = ( 2X + 2Y ) ZSu + XYN cSu Trong ®ã: X : ChiỊu réng cđa nhãm cäc Y : ChiỊu dµi cđa nhãm cäc Z : ChiỊu s©u cđa nhãm cäc NC : HƯ sè phơ thc tû sè Z/X 22 ThiÕt kÕ môn học móng Bộ môn Địa - kỹ thuật Su : Cờng độ chịu cắt không thoát nớc dọc theo chiều sâu cọc (MPa) Su : Cờng độ chịu cắt không thoát nớc đáy móng (MPa) Ta cã: X = 3x1200 + 450 = 4050mm Y = 5x1200 + 450 = 6450mm Do mũi cọc đặt lớp đất 4, nên Q2 = ( 2X + 2Y ) ZSu Líp 1: Z = -2.4 - (-2.2)= -0.2 m Vì lớp có chiều dày -0.2 m ,do sang lớp thứ nªn Su = Su = KN / m = 0MPa => Q2lop1= (2x4050+2x6450)x200x0= N Líp 3: Z = -11.20 – (-15.50) = 4.30 m Vì lớp có chiều dày 4.3 m nªn Su = Su = 30.8KN / m2 = 0.0308 MPa => Q2lop3 = (2x4050+2x6450)x4300x0.0308 = 2781240N = 2781.24KN Do v©y: Q = 0+2781.24 = 2781.24 KN Sức kháng trụ tơng đơng: Do đó: Qg1 = min{Q1; Q2} = min{1853.624 ; 2781.24 } = 1853.624 KN Víi: ϕ g1 = 0.65 5.2.2 Víi ®Êt rêi Qg2 = xTổng sức kháng dọc trục cọc đơn Trong đó: Hệ số hữu hiệu lấy =1 Sức kháng thân cọc cọc đơn lớp vµ líp lµ: Qs2 = 197334 N vµ Qs4 = 738360 N Vậy: Tổng sức kháng thân cọc nhóm cọc đất cát: Qs = nx(Qs1 + Qs ) = 24 x (197334 + 738360) = 22456656 N = 22456.656 KN 23 ThiÕt kÕ m«n häc móng Bộ môn Địa - kỹ thuật Mũi cọc đặt cao độ -27 m lớp 4, søc kh¸ng mịi cäc cđa nhãm cäc: ∑ Q p = nxQ p = 24 x6.928 x 202500 = 33670080 N = 33670.08KN Do ®ã: Qg2 Víi: = 22456.656+33670.08 = 56126.736KN ϕ g2 = HƯ sè søc kh¸ng cđa cọc đơn, g2= 0.36 Vậy sức kháng dọc trục cña nhãm cäc: QR = 0.65x1853.624+ 0.36x56126.736= 21410.48 KN >VC = 17010.4 KN => Đạt VI kiểm toán theo trạng thái giới hạn sử dụng 6.1 Xác định độ lún ổn định Do lớp đất 1, 2, 3, lớp đất yếu, lớp đất lớp đất tốt nên độ lún ổn định kết cấu móng đợc xác định theo móng tơng đơng, theo sơ đồ nh hình vẽ: Ta có: Db = 11500mm Móng tơng đơng nằm lớp đất cách đỉnh lớp t kho¶ng Db = 7666.6 mm Víi líp đất rời ta có công thức xác định độ lún cđa mãng nh sau: 30q.I X Sư dơng kÕt SPT: = N corr 24 Thiết kế môn học móng Bộ môn Địa - kỹ thuật Trong ®ã: I = 1- 0.125 Víi: No D' ≥ 0.5 q = X S : Độ lún cđa nhãm cäc (mm) q : Áp lùc tÜnh t¸c dụng 2Db/3 cho móng tơng đ- ơng, áp lực với tải trọng tác dụng đỉnh nhóm cọc đợc chia diện tích móng tơng đơng không bao gồm trọng lợng cọc đất cọc N0 : Tải trọng thẳng đứng đáy bệ TTGHSD, N =11786,98 KN S X : Diện tích móng tơng đơng : ChiỊu réng hay chiỊu nhá nhÊt cđa nhãm cäc (mm), X = 4050 mm Db : Độ sâu chôn cọc lớp đất chịu lực D : Độ sâu hữu hiÖu lÊy b»ng 2Db/3 (mm), D’ = 7666.6 mm Ncorr: Giá trị trung bình đại diện đà hiệu chỉnh cho số đếm SPT tầng phủ độ sâu X phía dới đế móng tơng đơng (Búa/300mm) I : Hệ số ảnh hởng chiều sâu chôn hữu hiệu nhãm D' 7666.6 = 0.76 > 0.5 Ta cã: I = − 0.125 = − 0.125 x X 4050 Tính q: Kích thớc móng tơng đơng : + Chiều rộng móng tơng đơng khoảng cách tim cọc xa theo chiều ngang cầu + ®êng kÝnh cäc: Bt® = 3x1.2 + 0.45 = 4.05 m + Chiều dài móng tơng đơng khoảng cách tim cọc xa theo chiều dọc cầu + đờng kính cọc: Ltđ = 5x1.2 + 0.45 = 6.45 m Diện tích móng tơng đơng S = Bt® x Lt® = 4.05x6.45 =24.50 m2 Do ®ã: q =  7666.6 = 312.9 KN/m2 = 0.313 N/mm2 24.50 Tính Ncorr: 25 Thiết kế môn học móng Bộ môn Địa - kỹ thuật 1.92 N corr = 0.77log  '  N σ v 10 Trong đó: Ncorr: Số đếm SPT gần mũi cọc đà hiệu chỉnh cho áp lực tầng phủ 'v : ng suất thẳng đứng có hiệu (N/mm2) N : Số đếm SPT khoảng tính lún N đợc lấy giá trị trung bình số đếm SPT lớp đất đợc giới hạn từ đáy móng tơng đơng tới độ sâu khoảng X = 4.05m Ta có: Cao độ đỉnh lớp tính lún là: -15.5-D= -15.5-7.6=-23.1m Cao độ đáy lớp tính lún là: - 20.0 - X = -20.0 - 4.05 = -24.05 (m) Néi suy ta đợc N = 20.5 (Búa/300mm) Tính 'v : Tính từ mặt đất sau xói đến độ sâu dới móng tơng đơng khoảng X 'v = − u σ : Ứng suÊt tæng (KN/m2) u : áp lực nớc lỗ rỗng ứng với MNTN(KN/m2), MNTN = 1.5 m σ = γ n (1.5 + hx ) + γ ( h1 − hx ) + γ h2 + γ h3 + γ [ −15.5 − (−24.05 ) ] = 9.81x(1.5+1.8) + (2.2-2.4)x18.6 + 17.88x9 + 19.3x4.3 + 18.69x8.55 = 413.1 KN/m2 u = (1.5 + h1 + h2 + h3 + [ −15.5 − (−24.05) ] )γ n = (1.5 + 2.2 + 9.0 + 4.3 + 8.55) x9.81 = 250.65 KN/m2 => σ 'v =413.1-250.65 = 162.45 KN/m2 ≈ 0.16 N/mm2 Thay số vào ta có: 26 Thiết kế môn học móng Bộ môn Địa - kỹ thuật 1.92   N corr = 0.77 log  ÷ 20.5 = 17.03 (Bóa/300mm) 10  0.16    30q.I X 30 x0.313 x0.76 x 4050 => ρ = = =26.67 (mm) N corr 17.03 VËy ®é lón cđa nhãm cäc lµ: 26.67 mm = 2.667 cm 6.2 Kiểm toán chuyển vị ngang đỉnh cọc Cách 1: Chun vÞ tÝnh theo mãng cäc bƯ cao nh sau: ã Theo phơng ngang cầu: y= 0.0 mm ã Theo phơng dọc cầu: x= 0.006 m= mm 38mm Cách 2: Sử dụng phần mền tính toán móng FB-PIER ta tính đợc chuyển vị theo phơng dọc cầu (X), phơng ngang cầu (Y), phơng thẳng đứng (Z) vị trí đầu cọc nh sau : Result Type Value Load Comb Pile *** Maximum pile head displacements *** Max displacement in axial 0.2037E-02 M Max displacement in x 0.2662E-03 M Max displacement in y -0.4750E-08 M 24 Kết luận chuyển vị ngang lớn đỉnh cọc là: ã Theo phơng ngang cầu: ã Theo phơng dọc cÇu: ∆ y = 0.475 10-8 m ≤ 38mm ∆ x = 0.2662 10-3 m = 0.2662 mm ≤ 38mm Vậy đảm bảo yêu cầu chuyển vị ngang VII cờng độ cốt thép cho cọc bệ cọc 7.1 TÝnh vµ bè trÝ cèt thÐp däc cho cäc Tỉng chiều dài cọc dùng để tính toán bố trí cốt thép chiều dài đúc cọc : Lc = 28 (m) Đợc chia thành đốt có chiều dài 10 m v đốt có chiều dài 8m Ta tính toán bố trí cho đốt cọc 27 Thiết kế môn học móng Bộ môn Địa - kỹ thuật 7.1.1 Tính mô men theo sơ đồ cẩu cọc treo cọc Mô men lớn dïng ®Ĩ bè trÝ cèt thÐp Mtt = max(Mmax(1) ; Mmax(2)) Trong đó: Mmax(1): Mômen cọc theo sơ đồ cẩu cọc Mmax(2): Mômen cọc theo sơ đồ treo cọc 7.1.1.1 Tính mômen cho đốt cọc có chiều dài Ld = 10 m  TÝnh m« men lín nhÊt cọc theo sơ đồ cẩu cọc Các móc cẩu đặt cách đầu cọc đoạn : 0.207 Ld = 0.207 x10 = 2.07(m) Trọng lợng thân cọc đợc xem nh tải trọng phân bố chiều dài đoạn cọc q1 = bt A = 24,5*0,452 = 4,96 (KN/m) Dới tác dụng trọng lợng thân ta có biểu đồ mô men nh sau : 6.83 6.83 6.75 Ta có mặt cắt có giá trị mô men lớn : M max(1)= 10.63 KN.m Tính mô men lớn cọc theo sơ đồ treo cọc Móc đợc đặt cách đầu cọc ®o¹n b = 0.294Ld = 0.294 x 10 = 2.94 (m) Dới tác dụng trọng lợng thân ta có biểu đồ mô men nh sau : 28 Thiết kế môn học móng Bộ môn Địa - kỹ thuật 13.72 12.92 Ta có mặt cắt có giá trị mô men lớn : Mmax(2)= 4.96x(2.94^2/2)=21.44 KN.m Vậy mô men lớn dùng để bố trí cốt thÐp lµ : Mtt = max(Mmax(1) ; Mmax(2) ) = max(10,63 ; 21,44) = 21,44 (KN.m) 7.1.2 TÝnh vµ bè trÝ cèt thÐp däc cho cäc Ta chän cèt thÐp dọc chủ chịu lực thép ASTM A615M Gồm 22 có fy = 420 MPa đợc bố trí mặt cắt ngang 450 50 2@175=350 50 cọc nh hình vẽ : 50 2@175=350 50 450 Ta tính duyệt lại mặt cắt bất lợi trờng hợp bất lợi mặt cắt có mô men lín nhÊt trêng hỵp treo cäc: +) Cäc cã chiều dài Ld= 10 m Mtt = 21,44 (KN.m) 29 Thiết kế môn học móng Bộ môn Địa - kỹ thuật ã Kiểm tra bê tông có bị nứt hay không trình cẩu treo cọc Ta có : Cờng độ chịu kéo uốn bê tông : fr = 0.63ì f 'c = 0.63× 28= 3.334(MPa) ⇒ 0.8.fr = 0.8*3.334 = 2.667 (MPa) ng suất kéo thớ mặt cắt nguyên : +) Cọc có chiều dài Ld= 10 m: f ct = M tt d 6M x 21, 44 x106 = 1, 412 (MPa) x = tt = Ig d 4503 VËy: fct < 0.8fr Cọc không bị nứt cẩu treo cọc ã Tính duyệt khả chịu lực Nhận xét : Do cốt thép đợc bố trí đối xứng,mặt khác ta đà biết bê tông có cờng độ chịu kéo nhỏ nhiều so với cờng độ chịu nén trục trung hòa lệch phía trục đối xứng + Giả thiết tất cốt thép chảy dẻo fs' = fs = fy Phơng trình cân nội lực theo phơng trục dầm : A s1fy + A s2fy = 0.85a.d.fc' + A 'sfy Trong ®ã : As1và As2 : Diện tích cốt thép chịu kéo (mm2) A 's : DiƯn tÝch cèt thÐp chÞu nÐn (mm2) A s1 = A 's = 3x387= 1161(mm2 ) A s2 = 2x387= 774 (mm2 ) fc' : Cêng ®é chịu nén bê tông (Mpa), fc' = 30 (Mpa) fy : Cờng độ chảy côt thép, fy = 420 (Mpa) a : Chiều cao vùng nén tơng đơng d : §êng kÝnh cäc, d = 450 (mm) E : Mô đun đàn hồi cốt thép, E = 2x105(Mpa) Chiều cao vùng nén tơng đơng đợc xác định theo c«ng thøc : a= A s1fy + A s2fy − A 'sfy 0.85.d.fc' = (1161+ 774− 1161 )x420 = 30.35mm 0.85x450x28 30 Thiết kế môn học móng Bộ môn Địa - kỹ thuật Do fc =28 MPa = 0,85 Vị trí trục trung hòa đợc xác định : c= a 30.35 = = 35.71mm 0.85 + Kiểm tra chảy dẻo cốt thép chịu kéo chịu nén theo điều kiện : ε 's c − d's fy' ' = 0.003 ≥ εy = c Es fy d −c ε s1 = 0.003 s1 ≥ εy = c Es fy d −c ε s2 = 0.003 s2 ≥ εy = c Es Trong : ds1 ds2 : Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đến thớ bê tông chịu nén d's : Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu nén đến thớ bê tông chịu nén ngoai fy 420 ' = = 2.1x10−3 Ta cã : ε y = ε y = E s 2x10 35.71− 50 ε 's = 0.003 = 1.2x10−3 35.71 (400− 35.71) ε s1 = 0.003 = 0.03 35.71 (225− 35.71) ε s2 = 0.003 = 0.016 35.71 Vậy tất cốt thép chảy Giả thiết + Mô men kháng uốn danh định : ( ) a M n = 0.85a.d.fc'  ds1 −  − A s2fy ( ds1 − ds2 ) + A 'sfy ds1 − d's 2  30.35  M n = 0.85x30.35x450x28 400− x420( 400− 50)  − 774x420( 400− 225) + 1161   = 238.86x106 N.mm = 238.86 KN.m 31 ThiÕt kÕ môn học móng Bộ môn Địa - kỹ thuật + Mô men kháng uốn tính toán : Mr = Φf Mn = 0.9x238.86 =214.98 (KN.m) > Mtt = 21.44 (KN.m) Đạt ã Kiểm tra hàm lợng cốt thép tối đa hàm lợng cốt thép tối thiểu c 35.71 = = 0.158< 0.42 => Đạt ds2 225 As 8x387 = = 0.017 bxd (450− 50)450 f' 28 ρ = 0,03× c = 0.03× = 0.002 fy 420 = => > min=> Đạt Kết luận : Cốt thép đợc chọn bố trí nh đảm bảo khả chịu lực 7.2 Bố trÝ cèt thÐp ®ai cho cäc Do cäc chđ u chịu nén, chịu cắt nhỏ nên không cần duyệt cờng độ cốt thép đai Vì cốt thép đai đợc bố trí theo yêu cầu cấu tạo + Đầu cọc ta bố trí với bớc cốt đai 50 mm chiều dài là: 1350 mm + TiÕp theo ta bè trÝ víi bíc cèt thép đai 100 mm chiều dài là:1100mm + Đoạn lại đoạn cọc (phần đoạn cọc) bố trí với bớc cốt đai : 150 mm 7.3 Chi tiÕt cèt thÐp cøng mòi cäc Cèt thÐp mịi cäc cã ®êng kÝnh Φ 40, víi chiều dài 100 mm Đoạn nhô khỏi mũi cọc 50 mm 7.4 Lới cốt thép đầu cọc ®Çu cäc bè trÝ mét sè líi cèt thÐp ®Çu cọc có đờng kính mm ,với mắt lới a = 50 ì 50mm Lới đợc bố trí nhằm đảm bảo cho bê tông cọc không bị phá hoại chịu ứng suất cục trình đóng cọc 32 Thiết kế môn học móng Bộ môn Địa - kỹ thuật 7.5 Vành đai thép đầu cọc Đầu cọc đợc bọc vành đai thép thép có chiều dày = 10 mm nhằm mục đích bảo vệ bê tông đầu cọc không bị hỏng đóng cọc có tác dụng để hàn nối đốt cọc thi c«ng víi 7.6 Cèt thÐp mãc cÈu Cèt thÐp móc cẩu đợc chọn có đờng kính 22 Do cèt thÐp bè trÝ cäc rÊt thõa v× vËy ta cã thĨ sư dơng lu«n cèt thÐp mãc cÈu làm móc treo ta không cần phải làm móc thứ tạo điều kiện thuận lợi cho việc thi công để cọc bÃi Khoảng cách từ đầu đoạn cọc đến móc neo a = 2m = 2000 mm VIII tÝnh mèi nèi thi công cọc Ta sử dụng mối nối hàn để nối đoạn cọc lại với Mối nối phải đảm bảo cờng độ mối nối tơng đơng lớn cờng độ cọc tiết diện có mối nối Để nối đốt cọc lại với ta sử dụng thép góc L-100 ì 100 ì 12 táp vào góc cọc sử dụng đờng hàn để liên kết hai đầu cọc Ngoài để tăng thêm an toàn cho mối nối ta sử dụng thêm thép 100x100x10mm cú chiu di 520mm đợc táp vào khoảng hai thép góc để tăng chiều dài hàn nèi Chiều dày đường hàn 10 mm PHÇN III Bản vẽ 33 Thiết kế môn học móng Bộ môn Địa - kỹ thuật Bản vẽ Bố trí chung công trình Tỉ lệ vẽ : 1/150 Đơn vị : cm Bản vẽ cốt thép cho cọc Tỉ lệ vẽ : 1/50 Đơn vị : mm B¶n vÏ mèi nèi cäc TØ lƯ b¶n vẽ : 1/10 Đơn vị : mm Bản vẽ cốt thép bệ Tỉ lệ vẽ : 1/50 Đơn vÞ : mm 34 ... ta có số nhận xét kiến nghị sau: Nhận xét: + Điều kiện địa chất công trình phạm vi khảo sát nhìn chung phức tạp, có nhiều lớp đất phân bố thay đổi phức tạp + Lớp đất số 1, lớp đất yếu số xuyên... lớp có trị số SPT trung bình, lớp có trị số SPT sức chịu tải cao + Lớp đất số dễ bị lún sụt xây dựng trụ cầu Kiến nghị + Với đặc điểm địa chất công trình đây, nên sử dụng giải pháp móng cọc ma... (KN) Thay sè: n ≥ 15669,9 = 16.04 977.1454   Chän n = 24 cäc 4.2 Bè trÝ cäc móng 4.2.1 Bố trí cọc mặt Tiêu chuẩn 22TCN 272 05 quy định: Khoảng cách từ mặt bên cọc tới mép gần móng phải lớn 225mm