đồ án nền móng thiết kế móng cọc đài thấp

Theo tính chất của công trình là cầu có tải trọng truyền xuống móng là lớn, địa chất gồmcó 4 lớp, lớp thứ 4 rất dày và không phải là tầng đá gốc, nên chọn giải pháp móng là móng cọc ma s

ĐỒ ÁN MÔN HỌC NỀN VÀ MÓNG

MỤC LỤ

SỐ LIỆU ĐẦU BÀI 1

PHẦN 1: BÁO CÁO ĐỊA CHẤT, THỦY VĂN CÔNG TRÌNH 6

1.1.Đặc điểm địa chất, thủy văn khu vực xây dựng công trình 6

1.1.1.Mô tả cấu tạo địa chất 6

1.2.Nhận xét và đề xuất phương án móng 6

PHẦN 2: THIẾT KẾ KỸ THUẬT 7

2.1.Bố trí chung công trình 7

2.2.Chọn sơ bộ kích thước công trình 7

2.2.1.Chọn vật liệu 7

2.2.2.Kích thước và cao độ của bệ cọc 7

2.2.3.Kích thước cọc và cao độ mũi cọc 9

2.3.Tính toán tải trọng 9

2.3.1.Tính trọng lượng bản than trụ 9

2.3.2.Tổ hợp tải trọng tại đỉnh bệ 10

2.4.Xác định sức kháng của cọc 11

-2.4.1.Sức kháng của cọc theo vật liệu P R 11

-2.4.2.Sức kháng của cọc theo đất nền Q R 12

2.5.Chọn số lượng và bố trí cọc 16

2.5.1.Tính số lượng cọc n 16

2.5.2.Bố trí cọc, chọn kích thước bệ móng 17

2.5.3.Tổ hợp tải trọng tại tâm đáy bệ cọc 17

2.6.Kiểm toán theo trạng thái giới hạn cường độ 18

2.6.1.Kiểm toán sức kháng dọc trục của cọc đơn 18

2.6.2.Kiểm toán sức kháng dọc trục của nhóm cọc 20

2.7.Kiểm toán theo trạng thái giới hạn sử dụng 21

2.8.Tính toán kiểm tra cọc 22

2.8.1.Tính toán kiểm tra cọc trong giai đoạn thi công 22

2.8.2.Bố trí cốt thép đai cho cọc 27

2.8.3.Chi tiết cốt thép cứng mũi cọc 27

2.8.4.Lưới cốt thép đầu cọc 27

2.8.5.Vành đai thép đầu cọc 27

2.8.6.Cốt thép móc cẩu 27

2.8.7.Tính mối nối thi công cọc 27

KẾT LUẬN 28

-SỐ LIỆU ĐẦU BÀI

- Tải trọng tác dụng

- Điều kiện thủy văn và chiều dài nhịp:

- Các chỉ tiêu cơ lý của đất

Số búa trung bình của lớp đất 3:

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 là sét gầy pha cát, màu xám nâu, xám xanh Chiều dày của lớp là 10.70m, cao độmặt lớp là 1.42m, cao độ đáy là -9.28m Lớp đất có độ ẩm W=26.47% Lớp đất ở trạng thái cứngvừa đến cứng

Lớp 2:

Lớp 2 là cát sét, màu xám vàng, xám trắng Chiều dày của lớp là 5.80m, cao độ mặt lớp là-9.28m, cao độ đáy là -15.08m Lớp đất có độ ẩm W=16.90% Lớp đất ở trạng thái chặt vừa đếnchặt

Lớp 3:

Lớp 3 là lớp sét gầy, màu xám nâu, cứng Chiều dày của lớp là 4.00m, cao độ mặt lớp là 15.08m, cao độ đáy là -19.08m Lớp đất có độ ẩm W=25.69% Lớp đất ở trạng thái cứng

-Lớp 4:

Lớp 4 là cát sét, màu xám vàng, xám trắng Chiều dày của lớp là 54.50m, cao độ mặt lớp

là -19.08m, cao độ đáy là -73.58m Lớp đất có độ ẩm W=16.90% Lớp đất ở trạng thái chặt vừađến chặt

C11 C6 C1

C12 C7 C2

C13 C8 C3

C14 C9 C4

C15 C10 C5

1400

100 1200 100

12000

+6.30 (CÐÐT) +4.60 (MNCN) +3.10 (MNTT)

+1.10 (MNTN) +0.00 (CÐMÐ)

-2.00 (CÐÐB) -3.50 (CÐÐAB)

C11 C6 C1 C12 C7 C2 C13 C8 C3 C14 C9 C4 C15 C10 C5

Sét g?y pha cát, màu xám nâu, xám xanh, c?ng ð?n 2a

3 Cát sét, cát b?i, xám tr?ng, tr?ng ch?t, b?o h?a ný?c.

TK3-2 Sét g?y, xám nâu, c?ng

3 Cát sét, cát b?i, xám tr?ng, tr?ng ch?t, b?o h?a ný?c

2.2.Chọn sơ bộ kích thước công trình

2.2.1.Chọn vật liệu

+ Bê tông có f’c = 30 Mpa,có γ bt = 24 KN/m3

+ Thép ASTM A615 có fy = 420 Mpa

2.2.2.Kích thước và cao độ của bệ cọc

Cao độ đỉnh trụ (CĐĐT):

Vị trí xây dựng trụ cầu ở xa bờ và phải đảm bảo thông thuyền và sự thay đổi mực nướcgiữa MNCN và MNTN là tương đối cao Xét cả điều kiện mỹ quan trên sông, ta chọn các giá trịcao độ như sau:

Cao độ đỉnh trụ chọn như sau: Max {MNCN+1m ¿ } ¿ {}−0.3m

Trong đó:

MNCN: Mực nước cao nhất, MNCN= 4.60m

MNTT: Mực nước thong thuyền, MNTT= 3.10m

Htt: Chiều cao thông thuyền, Htt= 3.50m

Bảng 2.3.3.1.1 – Khổ giới hạn thông thuyền trên các ong có thông thuyền

Cấp đường sông

Khổ giới hạn tối thiểu trên mức nước cao có chu kỳ 20 năm ( m)

Theo chiều ngang Theo chiều thẳng

đứng( trên toàn CR)Cầu qua sông Cầu qua kênh

Theo tính chất của công trình là cầu có tải trọng truyền xuống móng là lớn, địa chất gồm

có 4 lớp, lớp thứ 4 rất 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 4

Chọn cọc bê tông cốt thép đúc sẵn, cọc có kích thước là: 0.40x0.40m; được đóng vàolớp số 4 là lớp cát sét, cát bụi, màu xám trắng, xám vàng, chặt vừa Cao độ mũi cọc là -28.0m.Chiều dài của cọc (Lc) được xác định như sau:

Hoh - Hoạt tải nằm ngang KN 172

Hệ số tải trọng: Hoạt tải : nh = 1.75

Tĩnh tải : nt = 1.25

bt = 24,0 kN/m3 : Trọng lượng riêng của bê tông

n = 9,81 kN/m3 : Trọng lượng riêng của nước

Tổ hợp tải trọng theo phương ngang cầu ở TTGHSD tại đỉnh bệ:

Tải trọng ngang tính toán ngang cầu:

+ Cọc bê tông cốt thép, tiết diện của cọc hình vuông: 0.40m x 0.40m

+ Bê tông có f' c = 30Mpa

 Sức kháng nén dọc trục theo vật liệu: P R

Dùng cốt đai thường, ta có: PR = ×Pn = ×0.8×{0.85× f' c ×(A

g – Ast) + fy×Ast}Trong đó:

 : Hệ số sức kháng của bê ong,  = 0.75

f' c : Cường độ nén quy định của bê ong 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 = 400x400 = 160000mm2

Ast : Diện tích cốt thép, Ast= 2513 mm2

Vậy : Pr =0.75×0.8×{0.85×30×(160000– 2513) + 420×2513}

= 3042827.1 (N) = 3043 (KN)

2.4.2.Sức kháng của cọc theo đất nền Q R

Sức kháng nén dọc trục theo đất nền: QR= ϕqpQp+ ϕqsQs (theo công thức 10.7.3.2TCN)

Với: Qs= qs As ( theo ct 10.7.3.2.4 TCN ); Qp= qp Ap ( theo ct 10.7.3.2.3 TCN )

ϕqp : Hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc quy định dùng cho các

phương pháp tách rời sức kháng của cọc do sức kháng của mũi cọc và sức kháng thâncọc

+ Đối với đất dính ϕqp = 0.70×λ v =0.56

+ Đối với đất cát theo phương pháp SPT: ϕqp = 0.45× λ v = 0.36

ϕqs : 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

ϕqs=0.7 λv trong đất sét với λv=0 8 ta có: ϕqs=0.56

 Đối với lớp đất sét: (2a) va (TK3 - 2)

Theo phương pháp , sức kháng đơn vị thân cọc qs như sau: qs   Su

D và hệ số dính được tra bảng theo tiêu

chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05

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

Tên lớp Độ sâu

(m)

Chiềudày(mm)

Chuvi(mm)

Cường độkháng cắt

Trong đó : As : Diện tích bề mặt thân cọc (mm2)

N : Số đếm búa SPT trung bình dọc theo thân cọc (búa/300mm)

Vậy sức kháng thân cọc như sau:

Vì cọc nằm ở ba lớp 2a, lớp TK3 - 2 và lớp 3 lên ta có sức kháng thân cọc như sau:

(N)

Hệ số sứckháng

Ap: diện tích mũi cọc (mm2)

qp: sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa)

Ncorr: Số đếm SPT gần mũi cọc đã hiệu chỉnh cho áp lực tầng phủ, σ' v

σ' v : Ứng suất có hiệu (N/mm2)

N : Số đếm SPT đo được (búa/300mm)

D : Chiều rộng hay đường kính cọc (mm)

Db : Chiều sâu xuyên trong tầng đất chịu lực ( lớp đất 3) (mm)

ql : Sức kháng điểm giới hạn (MPa)

ql = 0.4Ncorr cho cát và ql = 0.3Ncorr cho bùn không dẻo

6921811.16=8.5

Với trụ ta thường lấy giá trị

Tiêu chuẩn 22TCN 272 – 05 quy định :

 Khoảng cách từ mặt bên của bất kì cọc nào tới mép gần nhất của móng phải

C12 C7 C2

C13 C8 C3

C14 C9 C4

C15 C10 C5

TỔ HỢP TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN ĐÁY BỆ

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 địnhtheo công thức sau:

N : tổng tải trọng thẳng đứng ở TTGHCĐ ở đáy bệ, N= 8766 (KN)

n: số lượng cọc trong móng

Mx, My : momen tải trọng ngoài ở TTGHCĐ lấy theo trục OX và OY ở đáy đài (KN.m)

xi, yi : tọa độ trọng tâm cọc i

C11 C6 C1

C12 C7 C2

C13 C8 C3

C14 C9 C4

C15 C10 C5

Công thức kiểm toán: Nmax+ ΔNN ≤Ptt

2.6.2.Kiểm toán sức kháng dọc trục của nhóm cọc

Công thức kiểm toán sức kháng dọc trục của nhóm cọc :

Do cọc ngàm qua lớp đất rời nên Qg = Ql

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

2.7.Kiểm toán theo trạng thái giới hạn sử dụng

Độ lún ổn định của kết cấu móng được xác định theo móng tương đương

q 30

N0 : Tải trọng thẳng đứng tại đáy bệ ở TTGHSD, N0 = 6553 KN

S : Diện tích móng tương đương

B : Chiều rộng hay chiều nhỏ nhất của nhóm cọc (mm), B = 4500 mm

Db : Độ sâu chon cọc trong lớp đất chịu lực: 8920 mm

D’ : Độ sâu hữu hiệu lấy bằng 2Db/3 (mm), D’ = 5946.67 mm

Ncorr: Giá trị trung bình đại diện đã hiệu chỉnh cho số đếm SPT của tầng phủ trên độ sâu B

phía dưới đế móng tương đương (Búa/300mm) = 8 (bua/30cm)

I : Hệ số ảnh hưởng của chiều sâu chhonữu hiệu của nhóm

Kích thước của móng tương đương :

 Chiều rộng móng tương đương chính bằng khoảng cách 2 tim cọc xa nhất theo chiềungang cầu + đường kính cọc:

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: Lc=25m.Được chia thành 3 đốt, 2 đốt có chiều dài Ld= 9m và 1 đốt có chiều dài Ld= 7m

2.8.1.1.Tính mô men theo sơ đồ cẩu cọc và treo cọc

Mô men lớn nhất dùng để bố trí cốt thép

Mtt = max(M1 ; M2)

Trong đó:

M1: Mômen trong cọc theo sơ đồ cẩu cọc

M2: Mômen trong cọc theo sơ đồ treo cọc

a Tính mômen cho đốt cọc có chiều dài L d = 7 m

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

Các móc cẩu đặt cách đầu cọc một đoạn :

a = 0.207 L d=0.207×7=1 449(m) Chọn a = 1.4m

Trọng lượng bản thân cọc được xem như tải trọng phân bố đều trên cả chiều dài đoạn cọc:

q1 = n.bt.Ag = 1.75×24×0,42 = 6.72 (KN/m)

Trong đó:

n là hệ số động, n = 1.75

Ag : diện tích mặt cắt nguyên cọc, Ag= 0.16m2

bt : diện tích nguyên của bê tong, bt = 24 KN/m3

Dưới tác dụng của trọng lượng bản thân ta có biểu đồ mô men như sau :

Tính mô men lớn nhất trong cọc theo sơ đồ treo cọc

Móc được đặt cách đầu cọc một đoạn:

b Tính mômen cho đốt cọc có chiều dài L d = 9 m

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

Các móc cẩu đặt cách đầu cọc một đoạn :

bt : diện tích nguyên của bê tong, bt = 24 KN/m3

Dưới tác dụng của trọng lượng bản thân ta có biểu đồ mô men như sau :

Tính mô men lớn nhất trong cọc theo sơ đồ treo cọc

Móc được đặt cách đầu cọc một đoạn:

b = 0.294Ld = 0.294 x 9 = 2.646 (m) , Chọn b = 2.6m

Dưới tác dụng của trọng lượng bản thân ta có biểu đồ mô men như sau :

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

Gồm 8 d20 có fy = 420 Mpa được bố trí trên mặt cắt ngang của cọc như hình vẽ :

Kiểm toán sức kháng uốn tính toán của cọc Μ r=φ Μ n

Với Α s : 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

Α 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

d s :khoảng cách từ thớ nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu kéo không dự ứng

: hệ số quy đổi hình khối ứng suất.Với bê tông có cường độ ≤ 28 Mpa, β1

=0.85 ;với bê tông có cường độ ≥ 28Mpa, β1 giảm đi theo tỷ lệ 0.05 cho từng 7Mpa vượtquá 28Mpa nhưng không lấy nhỏ hơn tri số 0.65

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

c= Α s f y−Α s

' f ' y

0 85 f c ' β1b w

với b w : chiều rộng của bản bụng,với tiết diện hình chữ nhật , b w = b = 400mm

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

Α s =1571 mm²

Α s ' = 942 mm²

Với bê tông cường độ 30Mpa , β1 = 0.85 – 2x(0.05/7) = 0.836

Do cọc chủ yếu chịu nén, chịu cắt nhỏ nên không cần duyệt về cường độ của cốt thép đai.

Vì vậy cốt thép đai được bố trí theo yêu cầu về cấu tạo

- Đầu mỗi cọc ta bố trí với bước cốt đai là 50 mm

- Tiếp theo ta bố trí với bước cốt thép đai là 100 mm cho đến vị trí móc cẩu

- Đoạn còn lại của mỗi đoạn cọc (phần giữa đoạn cọc) bố trí với bước cốt đai là : 200 mm

2.8.3.Chi tiết cốt thép cứng mũi cọc

- Cốt thép mũi cọc có đường kính Φ 32, với chiều dài 750 mm.

- Đoạn nhô ra khỏi mũi cọc là 50 mm

2.8.4.Lưới cốt thép đầu cọc

Ở đầu cọc bố trí một số lưới cốt thép đầu cọc có đường kính Φ 8 mm ,với mắt lưới a =

50 ¿ 50mm Lưới được bố trí nhằm đảm bảo cho bê tông cọc không bị phá hoại do chịu ứngsuất cục bộ trong quá trình đóng cọc

2.8.5.Vành đai thép đầu cọc

Đầu cọc được bọc bằng một vành đai thép bằng thép bản có chiều dày = 10 mm nhằm mụcđích bảo vệ bê tông đầu cọc không bị hỏng khi đóng cọc và ngoài ra còn có tác dụng để hàn nốicác đốt cọc trong khi thi công với nhau

2.8.6.Cốt thép móc cẩu

Cốt thép móc cẩu được chọn có đường kính d16 Do cốt thép bố trí trong cọc rất thừa vìvậy 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:

+ Đối với đốt cọc có Ld=7m: a = 1.4m = 1400 mm

+ Đối với đốt cọc có Ld=9m: a = 1.8m = 1800 mm

2.8.7.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 độmối 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 L100x100x10 táp vào 4 góc của cọcrồi sử dụng đường hàn để liên kết hai đầu cọc Ngoài ra để tăng thêm an toàn cho mối nối ta sửdụng thêm 4 thép bản 360x100x10mm được táp vào khoảng giữa hai thép góc để tăng chiều dàihàn nối

Em xin chân thành cảm ơn sự chỉ bảo của thày giáo trong thời gian qua và rất mong được

cô chỉ bảo thêm để giúp em tiến bộ hơn