50569 08tkkt trucausua 8bjgy 20131213090938

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD :NGUYỄN TRƯỜNG TRUNG CHƯƠNG V TÍNH TOÁN TRỤ MÓNG CẦU I GIỚI THIỆU CHUNG: 1.1 SỐ LIỆU CHUNG: - Trụ loại trụ thân cột BTCT không dự ứng lực, toàn cầu có trụ, có loại trụ với chiều cao khác Về trụ cấu tạo giống khác chiều cao nên ta tính toán trụ điển hình cầu 1.2 ) SỐ LIỆU THIẾT KẾ 1.) Số liệu chung Hạng mục : trụ T2 Loại cầu :Cầu dầm SUPER - T Tiêu chuẩn thiết kế : 22TCN 272 - 05 Tải trọng thiết kế HL 93 Xe tải thiết kế + Tải trọng Xe hai trục thiết kế + tải trọng 2.) Số liệu kết cấu phần ∗ Loại dầm : Dầm Super - T ∗ Số lượng dầm N = Dầm ∗ Chiều dài dầm L = 39 m ∗ Chiều dài nhịp tính toán Ltt = ∗ Khổ cầu B = m ∗ Chiều rộng toàn cầu W = 12 m ∗ Số xe n = Làn ∗ Số lề người nng = Lề ∗ Bề rộng người bng = ∗ Tải trọng hành q = ∗ Hệ số xe m = ∗ Trọng lượng riêng bê tông γc = ∗ Số lượng dầm ngang ng = ∗ Chiều cao gối càu hg = 0.15 m ∗ Chiều cao dầm H = 1.7 m ∗ Bề dày BMC hf = 0.2 m ∗ Chiều cao phần gờ lan can hglc = 0.8 m 38.2 m 1.2 m KN/m3 24.5 KN/m dầm 3.) Số liệu mố SV : NGÔ ANH TUẤN 263 MSSV : 103105059 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD :NGUYỄN TRƯỜNG TRUNG ∗ Loại mố : Trụ khung pi BTCT đặt móng cọc khoan nhồi ∗ Loại cọc : Cọc khoan nhồi BTCT đường kính D = ∗ Số lượng cọc = cọc ∗ Chiều dài cọc = 70 m ∗ Cao độ đáy bệ = 1.00 m -1.86 m KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC TRỤ b1=12000 c1=1500 150 h2 h1 900 2500 700 700 c2=3200 2500 h3=6000 b2=1500 D1500 b2 h4=2000 b3=4000 c3=1500 b4=11000 c4=5000 Hạng mục Kí hiệu Giá trị ĐV Bề rộng xà mũ theo phương ngang cầu b1 12.00 m Loại trụ (Trụ thân cột) b2 1.50 m Khoảng thân trụ b3 4.00 m Bề rộng bệ trụ theo phương ngang cầu b4 11.00 m Bề rộng xà mũ theo phương dọc cầu(phần trên) c1 1.50 m Bề rộng xà mũ theo phương dọc cầu(phần dưới) c2 3.20 m Đường kính trân trụ c3 1.50 m Bề rộng bệ trụ theo phương dọc cầu c4 5.00 m Kích thước mặt cắt ngang thân trụ phương dọc bdtr 1.50 m Kích thước mặt cắt ngang thân trụ phương ngang bntr 1.50 m Chiều cao xà mũ phần h1 1.08 m SV : NGÔ ANH TUẤN 264 MSSV : 103105059 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD :NGUYỄN TRƯỜNG TRUNG Chiều cao xà mũ phần h2 1.00 m Chiều cao thân trụ h3 6.00 m Chiều cao bệ trụ h4 2.00 m Bề rộng đá kê gối theo phương dọc cầu bddk 0.70 m Bề rộng đá kê gối theo phương ngang cầu bndk 0.90 m Chiều cao đá kê gối hdk 0.15 m Loại cọc khoan nhồi 1.00 m Cao độ mực nước cao D MNCN +1.72 m Cao độ mực nước thấp MNTN +1.54 m Cao độ mực nước thi công MNTT m Cao độ mặt đất thiên nhiên MĐTN m hxc+b m Cao độ MĐTN sau xói chung xói cục MĐSX m Cao độ đỉnh móng CĐIM -0.24 m Cao độ đáy móng CĐĐM -2.238 m Chiều sâu xói chung cộng với xói cục Gối cầu : Chiều dài a= 0.45 m Chiều rộng b = 0.35 m Chiều cao 0.05 m c= 1.3 VẬT LIỆU SỬ DỤNG THIẾT KẾ MỐ, TRỤ: fc = 30 MPa 24.5 kN/m - Cường độ chịu nén bê tông - Trọng lượng riêng bê tông γc = - Mô đun đàn hồi bê tông Ec =0.043* γc1.5*fc1/2 = 28561.316 ( MPa ) - Cường độ thép : fy = 420 MPa - Modun đàn hồi thép : Es = 200000 MPa Cường độ chịu kéo fu = 620 Mpa T/m2 62000 = Trọng lượng riêng thép: γs = 7850 kg/m3 = 7.85 T/m3 modul đàn hồi: Es = SV : NGÔ ANH TUẤN 200000 Mpa = 265 MSSV : 103105059 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD :NGUYỄN TRƯỜNG TRUNG II CÁC LOẠI TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN TRỤ: TĨNH TẢIÏ ∗ Từ kết cấu phần ( Phản lực gối tất dầm ) Ta tính toán phần dầm : Tónh tải mét dài dầm Dầm : DCg = 3328.64 kg/m DWg = 370 kg/m DCb = 4344 kg/m DWb = 304.8 kg/m Dầm biên : - Tổng trọng lượng thân dầm Super T 1/2 nhịp trái 1/2 nhịp phải DC = ( 4* DCg + 2* DCb )* L * g /2 Trong : g = 9.81 m / s DC = KN KN 4208.98 DW = ( 4* DWg + 2* DWb )* L * g / DW = 409.980 KN KN - Trọng lượng thân dầm Super T 1/2 nhịp trái 1/2 nhịp phải trụ cầu : DCT+P = 8417.96 KN DWT+p = 819.96 KN Tónh tải kết cấu phần Tónh tải tiêu chuẩn thân tính theo công thức: P = V.γbt V thể tích phận γbt dung trọng riêng bê γbttô=ng 24.5 kN/m3 -Bảng tính toán tónh tải phận trụ từ đáy móng STT Tên kết cấu Thể tích (m3) Trọng lượng (kN) Bệ trụ 110.00 2695.00 Thân trụ 3.53 86.59 Xà mũ 57.80 1416.20 Tường che 0.88 21.45 Đá kê gối 1.13 27.78 173.35 4247.03 Tổng cộng SV : NGÔ ANH TUẤN 266 MSSV : 103105059 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD :NGUYỄN TRƯỜNG TRUNG -Bảng tổng hợp nội lực từ đỉnh móng Mặt cắt đỉnh móng (kN) Tên kết cấu Mặt cắt đáy móng (kN) Bệ trụ 2695.00 Thân trụ 86.59 86.59 Xà mũ 1416.20 1416.20 Tường che 21.45 21.45 Đá kê gối 27.78 27.78 Tổng cộng 4247.03 4247.03 Hoạt tải xe ôtô ( LL ) tải trọng người (PL) 2.1 Hoạt tải xe ô tô kết cấu nhịp Vẽ đường ảnh hưởng phản lực gối Ta đặt xe kết cấu nhịp Ta có : Y1 , Y2 , Y3 : Tung độ đường ảnh hưởng xe tải thiết kế Y1 , Y2 : Tung độ đường ảnh hưởng xe trục thiết kế 1200 110 KN 4300 WL=9.3KN 4300 35 KN 145 KN 110 KN 15000 145 KN 4300 35 KN L = 39.4 m 4300 145 KN 145 KN L = 39.4 m Y6 Y5 Y1 Y2 Y4 Y3 Hình 1.2 - Đường ảnh hưởng phản lực gối nhịp Số xe n = Hệ số xe m = Hệ số xung kích IM = Làn 25% Phản lực : SV : NGÔ ANH TUẤN 267 MSSV : 103105059 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD :NGUYỄN TRƯỜNG TRUNG R = P * Yi * nlan * m * (1+ IM) Tải trọng : Rlan = WL * PL Rtk = Max (∑R tr , ∑Ρ2τ) + Rln Baûng kết tính toán hoạt tải Tải trọng Vị trí Tung độ đường Tải trọng Phản lực ảnh hưởng trục P(KN) Ri(KN) Đơn vị Xe hai trục Y 1.000 110 275.00 KN thieát keá Y3 0.970 110 266.62 KN Y1 0.782 35 68.40 KN Y2 0.891 145 322.94 KN Xe tải Y 1.000 145 362.50 KN thiết kế Y4 0.619 35 54.19 KN Y5 0.510 145 184.93 KN Y6 0.401 145 145.37 KN Tải trọng WL 19.1 9.3 355.26 KN Tổng Ri Do xe tải tk 1138.32 KN Do xe trục 541.62 KN * Tổ hợp tải trọng (Theo điều 3.6.1.3 22TCN 272 - 05) phản lực gối LL = 90%(Rtruck + wL) Hoạt tải nhịp dẫn LL = 1344.23 KN (Theo điều 3.6.2- 22TCN 272 - 05) lực xung kích 25% hoạt tải xe Xung kích 284.58 IM = KN 2.1 TẢI TRỌNG NGƯỜI ĐI (PL) 2.1.1 Trường hợp người hai lề hai nhịp WL=3 KN L = 40.45 m L = 40.45 m SV : NGÔ ANH TUẤN 268 MSSV : 103105059 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD :NGUYỄN TRƯỜNG TRUNG Tải trọng tiêu chuẩn người qnd = kN/m Bề rộng lề haønh Bnd = 1.2 m PL = m * q * bng *nng * Ltt /2 PL = 141.48 KN ULL+IM+PL = (LL + IM) + PL (LL, PL hệ số tải trọng_ giá trị tiêu chuẩn) = 1485.71 kN N= 1485.71 kN Qy = 0.0 kN My = 0.0 kN•m 3.) Lực hãm xe (BR) Lực lấy 25% trọng lượng trục xe tải hay xe trục thiết kế tất xe chạy hướng Lực hãm lằm ngang theo phương dọc cầu cách mặt cầu : 1.8 m Dùng gối cao xu phân lớp : BR = 0.25 * m * n * LL LL : trọng lượng trục xe tải hay xe hai trục thiết kế cho P = P1 + P2 + P3 = 325 KN n - tổng số xe cầu m - hệ số xe BR = 162.5 (được lấy theo điều 3.6.4) KN N= 0.00 KN Qy= 162.50 KN Mx= 910.00 KN.m Mñx= 1638.00 KN.m 4.) Lực ma sát (FR) Lực ma sát chung gối cần phải xác định sở giá trị cực đại hệ số ma sát mặt trượt FR xác định sau : FR = fmax * N (KN) Trong fmax hệ số ma sát bê tông gối cầu ( Di động) fmax = SV : NGÔ ANH TUẤN 0.3 269 MSSV : 103105059 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD :NGUYỄN TRƯỜNG TRUNG N ; Phản lực gối tónh tải hoạt tải (không kể xung kích) N = LL + DC +DW = FR = 3174.64 10582.14 KN KN N= 0.00 KN Qy= 3174.64 KN Mz= 17778.00 KN.m 5.Aùp lực nước tónh (WA) 5.1 p lực nước tónh xét với mực nước cao nhất(WA) WA = γ n h 2 Trong đó: h chiều cao cột nước đến mặt cắt xét kN/m3 10 γn tỷ trọng nước = Tính mặt cắt đỉnh bệ Chiều cao cột nước từ MNCN đến mặt cắt đỉnh bệ h1 = p lực nước tónh WA = 19.208 kN/m = 0.980 m Vị trí đặt lực 1.96 m 3.96 m Tính mặt cắt đáy bệ Chiều cao cột nước từ MNCN đến mặt cắt đáy bệ h2 = p lực nước tónh WA = Vị trí đặt lực tính từ mặt cắt xét Tính mặt cắt đỉnh trụ 78.41 = WA = kN/m 1.98 m kN/m 5.2 p lực nước tónh xét với mực nước thấp nhất(WA) Tính mặt cắt đỉnh bệ Chiều cao cột nước từ MNTN đến mặt cắt đỉnh bệ h1 = p lực nước tónh WA = 15.842 kN/m = 0.890 m Vị trí đặt lực 1.78 m 3.78 m Tính mặt cắt đáy bệ Chiều cao cột nước từ MNTN đến mặt cắt đáy bệ h2 = p lực nước tónh WA = Vị trí đặt lực tính từ mặt cắt xét Tính mặt cắt đỉnh trụ WA = 71.44 kN/m = 1.89 m kN/m Lực đẩy (B) 6.1 Lực đẩy với mực nước cao nhất: B = γn.V0 SV : NGÔ ANH TUẤN 270 MSSV : 103105059 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD :NGUYỄN TRƯỜNG TRUNG Trong đó: V0 thể tích phần ngập nước Tính mặt cắt đỉnh bệ Chiều cao cột nước từ MNCN đến mặt cắt đỉnh bệ h1 = p lực đẩy 69.272 B= 1.96 m 3.96 m 1.78 m 3.54 m kN Tính mặt cắt đáy bệ Chiều cao cột nước từ MNCN đến mặt cắt đáy bệ h2 = p lực đẩy Tính mặt cắt đỉnh trụ B= 210.644 kN B= kN 6.2 Lực đẩy với mực nước thấp nhất: B = γn.V0 Trong đó: V0 thể tích phần ngập nước Tính mặt cắt đỉnh bệ Chiều cao cột nước từ MNTN đến mặt cắt đỉnh bệ h1 = p lực đẩy 134.720 B= kN Tính mặt cắt đáy bệ Chiều cao cột nước từ MNTN đến mặt cắt đáy bệ h2 = p lực đẩy Tính mặt cắt đỉnh trụ B= 532.844 kN B= kN 7.Áp lực dòng chảy (SP) 7.1 Áp lực dịng chảy theo chiều dọc Py = 5.14•10-4•CD•V2 ( 3.7.3.1 22 TCN 272-05) Trong đó: Py - áp lực dòng chảy (MPa) CD - Hệ số cản trụ V - Vận tốc nước thiết kế Hệ số cản theo chiều dọc: (tra bảng 3.7.3.1-1) V = 2.2 m/s CD = 0.7 (trụ đầu tròn) Diện tích Qy Mx (m ) (kN) (kN•m) Thân 5.88 10.24 30.49 Bệ 19.79 34.46 68.20 Hmax (m) SV : NGÔ ANH TUẤN +1.72 271 MSSV : 103105059 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD :NGUYỄN TRƯỜNG TRUNG Tổng Hmin (m) +1.54 44.70 98.70 Thân 5.34 9.30 26.86 Bệ 18.89 32.90 62.14 42.19 89.00 Tổng 7.2 Áp lực dòng chảy theo chiều ngang Px = 5.14•10-4•CL•V2 ( 3.7.3.2 22 TCN 272-01) Trong đó: Px - áp lực ngang (MPa) CL - Hệ số cản theo chiều ngang (tra bảng 3.7.2.3.2-1 V V - Vận tốc nước thiết kế Hệ số cản theo chiều ngang: CL Hmax (m) +1.72 = 2.2 m/s = 0.7 (góc 5o) Diện tích Qx My (m 2) (kN) (kN•m) Thân 5.88 10.24 30.49 Bệ 43.54 75.82 150.04 86.06 180.54 Tổng Hmin (m) +1.54 Thân 5.34 9.30 27.69 Bệ 41.56 72.37 136.71 81.67 164.40 Tổng Lực va tàu vào trụ: Ps = 1.2 * 10 * V DWT Sông cấp VI, trọng tàu tự hành DWT = V = 2.5+Vs = V vật tốc va tàu 230 4.7 (Vs vận tốc bình quân dòng chảy, Vs = ps = 8553483.501 Qy = 8553.48 T m/s 1.6 m/s kN Coi lực va tàu tải trọng tập trung cách mặt nước 1.49 m 3.73 Khoảng cách từ mặt cắt đến điểm đặt lực N = Qz = 8553.48 My= SV : NGÔ ANH TUẤN m kN kN 31904.4935 kN 272 MSSV : 103105059 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD :NGUYỄN TRƯỜNG TRUNG Z = 30000 fsa = Z/(dc.A) 1/3 N/mm = 207.31 < 0.6.fy = 252 MPa ( Điều 5.7.3.4 - 22 TCN 272 - 05 ) KL : Thỏa mãn điều kiện chống nứt 6.) Kiểm toán mặt cắt D - D Chọn 73 D32 bố trí hình vẽ As = 73x 3.14 x 322/4 = 58710.08351 mm2 ( Bố trí lớp đáy móng ) Bề rộng mặt cắt : b = 11000 mm Bề cao mặt cắt : h = 2000 mm Chiều cao từ tâm cốt thép đến mép chịu kéo tiết diện dc = Chiều cao hiệu mặt cắt : ds = h - dc = 100 mm 1900 mm Bảng nội lực đầu cọc trạng thái giới hạn tính phần trụ : Trạng thái giới hạn Pn Hn (kN ) Mn (kN.m ) kN Sử dụng 1314.608 29.778 -22.334 Cường độ I 1759.042 9.477 -7.108 Cường độ II 1425.010 70.090 -52.567 Cường độ III 1685.733 34.108 -25.581 Đặc biệt 1482.434 1078.663 -808.997 Bảng tổ hợp mội lực mặt cắt D - D Trạng thái giới hạn Pn Hn (kN ) Mn (kN.m ) kN Q M kN kN.m Sử dụng 1752.810 29.778 -22.334 7011.240 -5347.764 Cường độ I 2345.389 9.477 -7.108 9381.557 -7064.599 Cường độ II 1900.013 70.090 -52.567 7600.054 -5910.309 Cường độ III 2247.644 34.108 -25.581 8990.575 -6845.254 Đặc biệt 1976.579 1078.663 -808.997 7906.317 -9165.726 Trong : Pn , Hn , Mn : Là nội lực lớn đầu cọc (cho cọc ) Q : Lực cắt xét tới mặt cắt D - D M : Momen xét tới mặt cắt D - D SV : NGÔ ANH TUẤN 304 MSSV : 103105059 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD :NGUYỄN TRƯỜNG TRUNG Q = x Pn (tại phần mặt cắt D - D có cọc ) M = x ( Mn + pn x e ) e : Khoảng cách từ trọng tâm cọc đến mặt cắt C- C : e = -0.75 m Ta chọn tổ hợp cường độ đặc biệt để tính toán Mu = 9165.726 kN.m Điều kiện kiểm tra : Mu ≤ Φ Mn =Mr Mu :momen ngoại lực tác dụng trạng thái GHC Đ Mn : Momen kháng uốn danh định vật liệu Hệ số sức kháng : = Φ 0.9 Diện tích cốt thép thường chịu kéo ,As = 58710.084 mm2 Giả sử trục trung hòa qua cánh Lập phương trình cân theo phương X : ∑ X = ⇔ As ×f y = 0.85×β1 ×f c ×bf ×c bw = 11000.000 mm Hàm lượng cốt thép ρ = As/ (d.bw) 28MPa ≤ fc ≤ 56MPa , nên theo = 0.0028 (Điều 5.7.2.2 - 22 TCN272 - 05) Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất β1 = 0.8357 Chiều dày khối ứng suất tương đương a = c*β1 A s ×f y 105.189 mm ⇒c= = 0.85×β ×f c ×b w - Chiều dày khối ứng suất tương đương ⇒ a = 87.908 mm Sức kháng danh định : a  Φ × M n = Φ×A s ×f y ×  d s -  = 2  41190.14 * Kieåm tra : 41190.135 kN.m * Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu Mu < Mr = ρ = * 0.0028 Kieåm tra lượng cốt thép tối đa : 0.42 ≥ c/ds = kN.m 0.03*fc/fy = 0.0021 ≥ 0.06 Thỏa mãn Thỏa mãn Thỏa mãn 6.1.) Kiểm tra điều kiện chịu cắt Tổ hợp dùng để kiểm tra cường độ I SV : NGÔ ANH TUẤN 305 MSSV : 103105059 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD :NGUYỄN TRƯỜNG TRUNG Q= 9381.56 kN Sức kháng cắt cấu kiện Vu ≤ Φ Vn Hệ số sức kháng : = Φ 0.9 Khả chịu cắt thép đai xem nhỏ góc nghiêng vết nứt : β = ( Ñieàu 5.8.3.4 - 22 TCN 272 - 05 ) Φ = 45 ° Xác định cánh tay đòn dv : dv = Max(ds - a/2, 0.72*h, 0.9*ds) ds - a/2 = 1856 mm 0.72*h = 1440 mm 0.9*ds = 1710 mm Chọn dv = 1856 mm để thiết kế : Khả chịu cắt bê tông : Vc = - β fc' b w d v = 12 18637.634 kN ( Điều 5.8.3.3-3 - 22 TCN 272 - 05 ) Sức kháng cắt Vn , phải xác định trị số nhỏ : Vn = 0.25 * fc *bW*dv Vn = Vc + Vs Vn = bw = ( Điều 5.8.3.3 - 22 TCN 272 - 05 ) 153123.789 kN 11000.000 mm Yêu cầu khả chịu lực cắt cốt thép đai Vs = Vn - Vc 134486.155 kN Dùng đai có đường kính D16 @ 300 có 44 đai Diện tích cốt ñai Av = 68*3.14*16 /4 = s ≤ V s c o t g θ 13672.211 mm = Kieåm tra theo điều kiện cấu tạo : Điều 5.8.2.4 - 22TCN 272 - 05) A v fvy  s1 = 0.083 fc' b w   V  s ≤ s2 = ( 0.8d v ;600mm ) neáu ' u < 0.1 fc b w d v   V s3 = ( 0.4d v ;300mm ) neáu ' u ≥ 0.1 fc b w d v  SV : NGÔ ANH TUẤN 306 MSSV : 103105059 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD :NGUYỄN TRƯỜNG TRUNG 1148.303 mm s1 = Vu 2E-08 = ' fc bw d v s2 = (0.8*dv ) = < 0.1 600 mm Kết luận : Vậy ta chọn s = 300 mm Vr = Min ( 0.9* Vn , 0.9*( Vc+Vs)) = Vu = 9381.6 < 137811.41 kN = 61249.52 kN As = 58710.084 mm2 ds = 1900.000 mm dc = 100.000 0.1*fc*bv *d Thỏa mãn 6.3 ) Kiểm tra nứt Tổ hợp dùng tổ hợp tải trọng sử dụng Mu = 9165.73 kN.m Tổng hợp diện tích cốt thép chịu kéo : mm Ứng suất cốt thép chịu kéo trạng thái giới hạn sử dụng không vượt 0.6.fy ( Điều 5.7.3.4 - 22 TCN 272 - 05 ) fsa = Z/(dc.A) 1/3 ≤ 0.6.fy 0.6.fy = 252 MPa n = 73 Diện tích trung bình bê tông bọc quanh thép A = Z = fsa = Z/(dc.A) 2*dc*bw/n = 30000 1/3 30136.99 mm2 N/mm = 207.69 < 0.6.fy = 252 MPa ( Điều 5.7.3.4 - 22 TCN 272 - 05 ) KL : Thỏa mãn điều kiện chống nứt IV.Tính toán móng trụ : 1.Tải trọng dùng tính toán: - Tải trọng dùng tính toán thiết kế móng giá trị max tổ hợp tải trọng trên, cụ thể sau: Phương dọc cầu: SV : NGÔ ANH TUAÁN V = 14072.33 kN Hx = 8629.3 kN 307 MSSV : 103105059 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD :NGUYỄN TRƯỜNG TRUNG = My 51214.341 kNm Phương ngang cầu Hy = 3493.48 kN Mx = 27823.91 kNm 2.Tính toán số cọc: - Chọn loại khoan nhồi đường kính 1m, chiều dài dự kiến cọc 70m - Căn vào tài liệu khảo sát địa chất công trình, ta chọn lớp làm lớp chịu lực Φ mb gh = u * ∑ m f * fi * hi a.Sức kháng bên cọc Trong đó: u : Chu vi mặt cắt ngang cọc u =3.14*D = 3.14 mf : Hệ số điều kiện làm việc mf = fi : Cường độ tính toán theo mặt xung quanh cọc hi : Chiều cao lớp đất chia nhỏ 0.7 m ( Bảng 10.5.5-3) Ta chia lớp đất thành lớp có chiều dày hi=2m để tính toán Cụ thể sau: Địa chất Lớp Bùn sét lẫn bụi xám nâu đen, TT:dẻo chảy đến chảy C= 0.112 (kg/cm2) ϕ= 5O02' B= 1.09 W= 70.50% ε = 1.896 γ= 1.47 (T/m3) H= 40.5 (m) Lớp Cát pha lẫn bụi màu xám nâu nhạt ,TT chặt vừa C= 0.05 (kg/cm2) ϕ= ∆= 26O34 W = 18.60% ε= 0.593 γ= 1.991 (T/m3) H= 10.5 (m) 2.676 Lớp3 sét lẫn bụi, xác thực vật,TT dẻo mềm đến dẻo cứng SV : NGÔ ANH TUẤN 308 MSSV : 103105059 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP C= GVHD :NGUYỄN TRƯỜNG TRUNG 0.229 (kg/cm2) O ϕ= 13 33' B= 0.45 γ= 1.803 ε 0= ∆= 1.051 W = 37.20% (T/m3) 2.687 14 H= (m) Lớp Cát mịn lẫn bụi màu xám nâu nhạt, TT chặt vừa đến chặt ∆ = 2.671 C= 0.053 ϕ= 26O12' B= ε= 0.629 γ= 1.981 W= 20.50% H= (kg/cm2) (T/m3) (m) Lớp sét lẫn bụi mầu xám ghi loang nâu màu đỏ, TT :cứng Rất dày, cọc dặt sâu vào lớp đất ∆ = 2.726 C= 0.465 ϕ= 18 16' B= -0.02 ε = 0.673 γ= W = (kg/cm2) O (T/m3) 22.90% H= (m) Đường kính cọc khoan nhồi Þ Chiều dài cọc L = = 1.00 m 70 m Ps : Chu vi thân cọc U = 3.142 m Ap : diện tích mũi cọc F = 0.785 m² Tìm hệ số ma sát fi Do lớp khả chịu lực nên fi lớp SV : NGÔ ANH TUẤN 309 MSSV : 103105059 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD :NGUYỄN TRƯỜNG TRUNG Z24 = 42.5 m ⇒ f1 = 49.05 kN/m Z25 = 44.5 m ⇒ f2 = 50.03 kN/m Z26 = 46.5 m ⇒ f3 = 51.01 kN/m Z27 = 48.5 m ⇒ f4 = 51.5 kN/m Z28 = 50.5 m ⇒ f5 = 52.3 kN/m Z29 = 51 m ⇒ f6 = 42.38 kN/m Z30 = 53 m ⇒ f7 = 42.48 kN/m Z31 = 55 m ⇒ f8 = 42.58 kN/m Z32 = 57 m ⇒ f9 = 42.68 kN/m Z33 = 59 m ⇒ f10 = 42.18 kN/m Z34 = 61 m ⇒ f11 = 42.78 kN/m Z35 = 63 m ⇒ f12 = 43.2 kN/m Z36 = 65 m ⇒ f13 = 43.8 kN/m Z37 = 67 m ⇒ f14 = 68.67 kN/m Z38 = 69 m ⇒ f15 = 69.65 kN/m Z39 = 71 m ⇒ f16 = 99.08 kN/m Z40 = 73 m ⇒ f17 = 100.1 kN/m = Z41 = 74 m ⇒ f18 100.1 kN/m Lớp đất thứ Lớp đất thứ Lớp đất thứ Lớp đất thứ Sức kháng bên cọc Φ mb gh = u * ∑ m f * f i * hi = 4185.73 kN 3.Sức kháng mũi cọc Mũi cọc đặt vào lớp đất thứ 5, độ sâu 71 m so với mặt đất tự nhiên Diện tích cọc: A =3.14*D2/4 = mR = Hệ số sức kháng mũi : 0.785 m2 Chân cọc nằm lớp đất sét nên ta xác định dược cường độ Tính toán đất mũi cọc theo công thức R=0.75β(γ∗d*Aok+α∗γ∗h*Bok) h/d= 71 Từ ta coù: α= 0.44 β= 0.25 Aok= 9.5 h/d= o 18.6 d = 1m B k= tra hệ số bảng A6 ϕ= 18O16' 71 Chân cọc nằm lớp đất sét ta tính R SV : NGÔ ANH TUẤN 310 MSSV : 103105059 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP R= GVHD :NGUYỄN TRƯỜNG TRUNG 218.4 T= 2184 KN Sức chịu tải giới hạn cọc xác định φgh=m(mR.R.F+u.Σmfi.hi.fi) mR= mfi= φgh= 4130.012 KN 0.7 Sức chịu tải cho phép cọc Φcp = Φgh /1.3 = 3176.9319 kN - Số cọc tính toán là: n = V/Φcp = 4.42953611 Cọc Số cọc thực tế phải nhân thêm với hệ số an toàn ß β nằm khoảng từ 1.3 đến 1.6 chọn β= 1.6 - Số cọc chọn nc = n*ß=n*1.6 = 7.08725778 Chọn n = cọc => Vậy chọn thiết kế cọc 31.Thiết kế cốt thép cho cọc: Cọc khoang nhồi có đường kính D= m Chiều dài cọc Lc = 70 m 3.2.kiểm tra cọc chịu lực dọc trục Điều kiện: V/nc+Gc ≤ Φcp Với : V/nc = 1759.042 kN Gc = Lc*π*d²* γBT /4 = 70*3.14*1.²*24.5/4 = 1346.958 kN Vaäy :V/nc+Gc = 3176.93 kN (Thỏa) 3106.000 kN < Φcp = 3.3.Kiểm tra cọc chịu lực ngang: °Lực cắt đầu cọc: Phương dọc cầu: +Hi = Hx/nc = 1078.663 kN 436.685 kN Phương ngang cầu: +Hi = Hy/nc = °Mômen đầu cọc: Phương dọc cầu: +Mi = Mx/nc = 3477.988 kNm 6401.793 kNm Phương ngang cầu: +Mi = My/nc = SV : NGÔ ANH TUẤN 311 MSSV : 103105059 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD :NGUYỄN TRƯỜNG TRUNG 3.4.Phân tích chuyển vị nội lực đầu cọc: 1.Tính hệ số biến dạng: α= K * d tt / E * I Trong K hệ số tỉ lệ tính dựa vào chiều sâu ảnh hưởng cọc Chiều sâu ảnh hưởng: hah = 2(d+1) = m Vậy chiều sâu ảnh hưởng nằm lớp đất thứ °Hệ số tỉ lệ : +Lớp :Bùn sét,B=1.09 , cọc nhồi, Được K1 = => tra theo baûng G.1 200 T/m4 Ktt = 2000 kN/m4 °Đường kính tính toán cọc : dtt= kФ* (d+1) *k’ Cọc tròn : kФ=0.9 Lấy: k’=1 dtt = 0.9*(1+1)*1 = 1.8 m +Mômen quán tính : I=π*d4/64 =3.14*14/64 = 0.0490625 m4 +Mô đun đàn hồi : Bê tông mác 300 E= Vậy : α = 25200000 kN/m² Ltñ = L*α = 21.774 m-1 0.3111 K * d tt / E * I = +Chiều sâu tính đổi bằng: >2.5 Ltđ >2.5 nên móng cọc coi móng cọc mềm(cọc tựa lên đất) => Kiểm tra cọc vị trí Z = 0.85/α = 2.733 m 4.Tính nội lực đầu cọc: Đầu cọc nằm cách mặt đất tự nhiên khoảng m để thuận tiện tính toán an toàn ta coi đầu cọc nằm mặt đất tự nhiên để tính toán Chọn giá trị nội lực bất lợi tác dụng lên đầu cọc để tính toán +Nội lực đầu cọc mặt đất : Qo = 436.685 kN Mo = 6401.793 kNm Ltñ = L*α = SV : NGÔ ANH TUẤN 21.774 m 312 MSSV : 103105059 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD :NGUYỄN TRƯỜNG TRUNG Ltđ = 21.77 Ao = 2.441 m tra theo bảng G-2 ta được: Bo = 1.621 Co = 1.751 Chuyển vị góc xoay cọc mặt đất chịu ngoại lực đơn vị: δHH = Ao/α³EI = 6.5603E-05 m/kN δHM= δMH =Bo/ α²EI = 1.3551E-05 1/kN δMM= Co/ αEI 4.5531E-06 1/kNm = Với : E*I = 1236375 kNm² +Yo = Qo* δHH +Mo* δHM = 0.01153988 Chuyển vị đầu cọc cho phép 38 Vậy: Yo = 38 11.54 mm < +φo = Qo* δMH +Mo* δMM = m = 11.54 mm mm mm => 0.0351 OK rad °Kieåm tra độ bền đất xung quanh cọc Điều kiện để cọc làm việc ổn định là: Þmax ≤ [Þ ]cho phép Þmax = K*Z*(Yo*A1+ φo *B1/α +Mo*C1/ α²EI +Qo*D1/ α³EI) Với Z = 0.85/α = 2.7327 m => thuộc lớp đất Ta có: Ktt = 2000 kN/m4 Kiểm tra cọc vị trí Ze = 0.85 m Tra bảng G – tìm :A1 , B1 , C1 , D1 Ta tra được(tính toán nội suy) : A1 = 0.033 C1 = 0.799 B1 = 0.18 D1 = 0.085 Vậy : Þmax = 109.531 T/m Tìm [Þ ]cho phép : [Þ ]cho phép = ρ1*ρ2*4*( γI*Z*tgφI+ξ*CI)/cosφI ρ1 = ρ2 = 0.7 Cọc khoan nhồi : ξ = 0.6 Tại vị trí Z= 0.85m => thuộc lớp có: γI = CI = 0.112 kg/cm²= o cosφI = cos 02'= 17.8 kN/m³ 11.20 kN/m² 0.9962 tgφI =tg5o02' = 0.105 (Với φi góc ma sát đất) SV : NGÔ ANH TUẤN 313 MSSV : 103105059 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD :NGUYỄN TRƯỜNG TRUNG [Þ ]cho phép = 332.430 kN/m² => Þmax ≤ [Þ ]cho phép Nền đất xung quanh cọc đảm bảo khả chịu lực °Kiểm tra độ bền tiết diện cọc +Tìm mômen Mz lớn với: Mz/(α²EI) = Yo*A3 - φo *B3/α +Mo*C3/ α²EI +Qo*D3/ α³EI => Mz =α²EI(Yo*A3 - φo *B3/α +Mo*C3/ α²EI +Qo*D3/ α³EI) Tra baûng G-3 cho Ze tăng dần từ m đến 4m ta bảng sau: x Ze=α*Z A3 B3 C3 D3 Mz 0.00 0.000 0.000 1.000 0.000 6401.79 0.5 0.16 0.000 0.000 1.000 0.150 6612.38 0.31 -0.005 -0.001 1.000 0.310 6843.27 1.5 0.47 -0.016 -0.005 0.990 0.452 7010.38 0.62 -0.038 -0.036 0.999 0.998 8227.58 2.5 0.78 -0.071 -0.037 0.992 0.753 7808.66 0.93 -0.128 -0.058 0.981 0.897 8144.91 3.5 1.09 -0.167 -0.088 0.980 0.994 8625.41 1.24 -0.294 -0.174 0.924 1.184 9518.07 4.5 1.40 -0.420 -0.278 0.646 1.270 9087.65 1.56 -0.572 -0.421 0.648 1.310 10875.17 5.5 1.71 -0.748 -0.618 0.650 1.350 13357.78 1.87 -0.956 -0.867 0.530 1.612 16028.09 6.5 2.02 -1.227 -1.244 0.296 1.640 19279.23 2.18 -1.582 -1.804 -0.268 1.565 22625.03 2.49 -2.141 -2.663 -0.941 1.352 28829.78 8.5 2.64 -2.621 -3.600 -1.877 0.917 34200.10 2.80 -2.861 -4.160 -2.642 0.197 35512.36 9.5 2.95 -3.203 -5.080 -4.048 0.097 38305.40 10 3.11 -3.541 -6.054 -4.888 -1.820 42904.67 10.5 3.27 -3.747 -7.194 -6.514 -2.495 46636.56 11 3.42 -3.778 -8.138 -8.216 -3.989 46330.58 12 3.73 -3.819 -9.669 -12.680 -6.068 35423.61 13 4.04 -1.882 -10.982 -16.820 -13.102 19425.15 SV : NGÔ ANH TUẤN 314 MSSV : 103105059 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD :NGUYỄN TRƯỜNG TRUNG So sánh giá trị Mz ta thấy vị trí Z=2.5m ứng với Ze=0.7527m mômen Mz đạt giá trị lớn Nên chọn 46636.56 Mz= 46636.56 Mmax = kNm kNm để tính thép 3.Tính thép cho cọc Giá trị momen max dùng thiết kế cọc là: Mmax = 46636.56 kNm - Chọn vật liệu Bêtông cấp 30 có mun đàn hồi f c' = E c = 043 y c1 29440.08747 Mpa 30 Mpa = f'c Cốt thép cấp 60 có mun đàn hồi Es = 200000 Mpa fy = 420 Mpa fu = 730 Mpa D = m Momen tính toán = Mn 51818.404 kNm M/Ф = (Ф=0.9) - Hàm lượng cốt thép tối thiểu, tối ña ρ = 14 fy = 0.0033 ρ max = 0.75 ρb = 0.75* 0.85 f c' 6120 β1 ( ) = 0.02256741 fy 6120 + f y Trong ñoù β1 = 0.85 − 0.05( fc' − 280 )= 70 0.83571429 Ta giả thiết chọn ρ=0.5ρmax = 0.0112837 Chọn đai D8 cóđường kính mm (Do 28 Tra bảng 6-2 (Sách tính toán móng theo trạng thái giới hạn) R' = γ = SV : NGÔ ANH TUẤN 150 T/m2 1.999 T/m3 317 MSSV : 103105059 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD :NGUYỄN TRƯỜNG TRUNG Tra bảng 6-5 (Sách tính toán móng theo trạng thái giới hạn) được: K1 = => R = K2 = 0.04 331.137 0.2 T/m2 °Ứng suất tải trọng gây ra: δ = N/F = T/m2 < R = 5.2130 331.137 T/m2 *Kieåm tra :δmax cn = 14000 T/m³ (L=70m >10m) 70000 d:là đường kính cọc (d =1 m) L:chiều sâu chôn cọc(L = 70m) K : Hệ số tỉ lệ (K = δmax = 200 T/m4) 9.434 T/m2 < 1.2R = 397.365 T/m2 => Ứng suất mặt phẳng mũi cọc thỏa mãn Vậy điều kiện bền thỏa mãn SV : NGÔ ANH TUAÁN 318 MSSV : 103105059