Báo cáo bài tập lớn nền móng cao độ âm 37m 4 lớp đất

Thiết kế môn học móng Bộ môn Địa - kü thuËt Báo cáo tập lớn Nền Móng cao ®é âm 37m líp ®Êt ThiÕt kÕ 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 ®iĨm c¸c líp ®Êt .3 II Nhận xét kiến nghị . PHầN II ThiÕt kÕ kÜ tht I Lùa chän kÝch thíc c«ng trình 1.1 Lựa chọn kích thớc cao độ bÖ cäc 1.2 Chọn kích thớc cọc cao độ mũi cọc II LËp c¸c tỉ hợp tải trọng Thiết kế 2.1 Trọng lợng thân trụ 2.1.1 TÝnh chiều cao thân trụ .8 2.1.2 Thể tích toàn phần (kh«ng kĨ bƯ cäc) .8 2.1.2 Thể tích phần trụ ngập nớc (không kể bệ cọc) 2.2 Lập tổ hợp tải träng thiÕt kÕ víi MNTN 2.2.1 Tổ hợp tải trọng theo phơng dọc cầu TTGHSD 2.2.2 Tổ hợp tải trọng theo phơng dọc cầu TTGHCĐ III Xác định sức chịu tải dọc trục cọc10 3.1 Søc kh¸ng nÐn däc trơc theo vËt liƯu P R 10 3.2 Søc kh¸ng nÐn däc trơc theo ®Êt nỊn Q R 11 3.2.1 Sức kháng thân cọc Qs 12 3.2.2 Søc kh¸ng mòi cäc Qp……… 14 3.3 Sức kháng dọc trục cọc đơn .16 IV chän sè lỵng cäc vµ bè trÝ cäc mãng 16 4.1 TÝnh sè lỵng cäc …………………… 16 4.2 Bè trÝ cäc mãng……………… 16 4.2.1 Bè trí cọc mặt 16 4.2.2 TÝnh thĨ tÝch bƯ……… .17 4.3 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên đáy bệ 17 Thiết kế môn học móng Bộ môn Địa - kỹ thuật 4.3.1 Tổ hợp hỵp träng ë TTGHSD 17 4.3.2 Tổ hợp hợp trọng TTGHCĐ 17 V kiểm toán theo Trạng thái giới hạn cờng độ I .18 5.1 KiĨm to¸n søc kh¸ng däc trơc cđa cäc ®¬n .18 5.1.1 TÝnh néi lùc tác dụng đầu cọc 18 5.1.2 KiĨm to¸n søc kh¸ng däc trơc cđa cäc đơn 18 5.2 Kiểm toán sức kháng däc trơc cđa nhãm cäc 18 5.2.1 Víi ®Êt dÝnh…………………………… .18 5.2.2 Víi ®Êt rêi ……………… .22 VI kiểm 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 cđa ®Ønh cäc 25 VII cờng độ cốt thép cho cọc bệ cọc 26 7.1 TÝnh vµ bè trÝ cèt thÐp däc cho cäc 26 7.1.1 Tính mô men theo sơ đồ cÈu 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 thÐp ®Çu cäc…………… 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 điểm lớp đất Các ký hiƯu sư dơng tÝnh to¸n: γ γs γn W WL Wp a k n e Sr c ϕ : Trọng lợng riêng đất tự nhiên (kN/m3) : Trọng lợng riêng hạt đất (kN/m3 : Trọng lợng riêng nớc ( n=9.81kN/m3) : Độ ẩm (%) : Giới hạn chảy (%) : Giới hạn dẻo (%) : HÖ sè nÐn (m2/kN) : HÖ sè thÊm (m/s) : Độ 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 líp ®Êt nh sau:  Líp 1: Líp lớp sét 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 2.20m Lớp đất có độ ẩm W = 25.8%, độ bÃo hòa S r = 85.3 Lớp đất trạng thái dẻo mềm, cã ®é sƯt IL = 0.51  Líp 2: Líp 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 Líp ®Êt cã ®é Èm W = 20.6%, ®é bÃo hòa S r = 80.9 Lớp đất trạng thái dẻo cứng có độ sệt IL = 0.47 Lớp 4: Thiết kế môn học móng Bộ môn Địa - kỹ thuật Lớp thứ lớp cát hạt nhỏ, màu xám, kết cấu chặt vừa, phân bố d ới 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 cđa cäc ThiÕt kÕ m«n häc nỊn móng Bộ môn Địa - kỹ thuật PHầN II Thiết kế kĩ thuật Bố trí chung công trình Ngang C?u D?c C?u +5.20(C§§T) +3.00(MNCN) +2.0(MNTN) 0.00(C§M§) 0.00(C§§B) SÐt pha -2.00(C§§AB) -2.20(M§SX) -2.00 -2.20(M§SX) 24 cäc BTCT 450 X 450 L = 28.00m Cát hạt nhỏ -11.20 Sét pha -15.50 Cát hạt nhỏ -27.00 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 P18 P19 P20 P21 P22 P23 -27.00 P24 M?t B?ng C?c M?t B?ng Tr? ThiÕt kÕ m«n häc 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 độ nh sau: MNCN + 1m  Cao ®é ®Ønh trơ chän nh sau: max   − 0.3m MNTT + H tt   Trong ®ã: MNCN: Mùc níc cao nhÊt, MNCN = 4,5 m MNTT : Mùc níc thÊp nhÊt, MNTT = 0.0 m H tt : ChiỊu cao th«ng thun, H tt không xét Ta cã: max(4,5+1 ; 0.0) - 0.3 = max(5,5 ; 0.0) - 0.3 = 5.2(m) => Cao độ đỉnh trụ: CĐĐT = +5.2 m ã Cao độ ®Ønh bƯ (C§§B) Cao ®é ®Ønh bƯ ≤ MNTN - m = 2.0- 2.0 = 0.0 (m) => Chän cao độ đỉnh bệ: CĐĐB = +0.0 m ã Cao độ đáy bệ (CĐĐAB) Cao độ đáy bệ = CĐĐB - Hb Hb : ChiỊu dµy bƯ mãng (Hb = 1.5m ÷ 2m ) Chän Hb = m => Cao độ đáy bệ: CĐĐAB = 0.0 2.00 = -2.0 m Vậy chọn thông số thiết kế nh sau: Thiết kế môn học móng Bộ môn Địa - kỹ thuật Cao độ đỉnh trụ Httr = ? Httr = ? MNTT MNTN b=? 450 b=? Hb = ? a=? Hb = ? a=? 150 25 Htt 25 120 25 60 80 800 60 80 170 Cao độ đỉnh trụ : CĐĐT = +5.2 m Cao ®é ®Ønh bƯ : C§§B = +0.0 m Cao ®é đáy bệ : CĐĐAB = -2.0 m Bề dầy bÖ mãng : Hb = m 1.2 Chän kÝch 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 cã chiỊu dµy lµ 13.50m  ChiỊu dµi cđa cọc (Lc) đợc xác định nh sau: Lc = CĐĐB - Hb - C§MC Lc = 0.0 - 2.0 - (- 29.0) = 27 m Trong đó: CĐĐB = +0.0 m : Cao ®é ®Ønh bƯ Hb = 2.00 m : Chiều dày bệ móng CĐMC = -29.00m : Cao ®é mịi cäc Lc 27  KiĨm tra: = = 60 d 0.45  với điều kiện: Lc = ( 30 80 ) => Thoả mÃn yêu cầu độ mảnh d Thiết kế môn học móng Bộ môn Địa - kỹ thuật Tổng chiều dài đúc cọc là: L = L c + 1m = 27 + = 28 m Cọc đợc tổ hợp từ đốt cọc với tổng chiều dài ®óc cäc lµ: 28 m = 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 thân trụ Chiều cao thân trụ Htr: Htr = CĐĐT - CĐĐB - CDMT Htr = 5.2 – 0.0 -1.4 = 3.8 m Trong đó: Cao độ đỉnh trụ : CĐĐT = + 5.2 m Cao độ đỉnh bệ : CĐĐB = + 0.0 m ChiỊu dµy mị trơ : CDMT = 0.8 + 0.6 = 1.4 m Cao ®é ®Ønh trơ Cao độ đáy dầm MNCN Htt V1 V2 30 2.1.2 Thể tích toàn phần (không kể bệ cọc) V3 V1 V2 V3 MNTT MNTN Thể tích trụ toàn phần Vtr : Vtr = V1 + V2 + V3 (4.5 + 2.0,25 + 8) π 1,2 = 8.1,7.8 + 1,7.0,6 + ( + 3,3.1,2)3,8 = 10,88 + 6,63 + 12.76 = 36.85 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) Thiết kế môn học móng Bộ môn Địa - kü thuËt π 1,2 Vtn = ( + 3,3.1,2).(2.0 − 0.0) = 10,18 m3 Trong®ã: MNTN = 2.0 m : Mùc níc thÊp nhÊt C§§B = 0.0 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: Tải trọng - Tĩnh tảI thẳng đứng Đơn vị kN TTGHSD 5000 - Hoạt tảI thẳng đứng kN 3200 H o - Hoạt t¶I n»m ngang h kN 130 KN.m 550 No t o Nh M o - Hoạt tải mômen Hệ số tải trọng: Hoạt tải : n = 1.75 Tĩnh tải : n = 1.25 γbt = 24,50 kN/m3 : Träng 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 cầu: N SD = N o + ( N o + γ bt xVtr ) − γ n xVtn h t = 4200 + (6000 + 24,50.36,85) – 9.81x10,18 = 11002,96 kN  T¶i träng ngang tiêu chuẩn ngang cầu: SD H = Ho = 130 kN Mômen tiêu chuẩn ngang cầu: SD M = M o + H o x(C § § T − C § § B ) h =550+130.(5.2-0.0)= 1226 kN.m 2.2.2 Tổ hợp tải trọng theo phơng ngang cầu TTGHCĐ Tải trọng thẳng đứng tính toán ngang cầu C N Đ = 1.75xN o + 1.25x( N o + γ bt xVtr ) − γ n xVtn h t 10 ThiÕt kÕ m«n häc nỊn móng Bộ môn Địa - kỹ thuật Tham khảo công thức xác định API ta có : S u = 23.4Kpa < 25Kpa ⇒ α = Do ®ã ta lÊy hƯ sè dÝnh: α =1 Líp : Ta cã: Su = 30.8KN/m = 30.8Kpa = 0.0308Mpa D b = 4.3m  Db = 10 D ⇒ α = 1.0 Tra sơ đồ có :  D = 20 D ⇒ α = 1.0 b ⇒ Db 4.3 86 = = =9.56 < 10 D 0.45 ⇒ Ta có : α =0,942 Do ®ã ta lÊy hÖ sè dÝnh: α =0,942 Cêng ®é Hệ số Độ kháng dày vi cắt (m) Lớp Lớp Chu sâu Tên lớp Chiều (m) (m) Su α 1,8 1,8 (N/mm2) 0,0234 0,0308 1,000 0,942 2,2 15,5 -0,2 4,3 qS Qs (N/mm2) (N) 0,0234 0,029 224460 Đối với lớp đất cát: Sức kháng thân cọc Qs nh sau: Qs = qs x As vµ qs = 0.0019 N Trong ®ã : As N : DiƯn tích bề mặt thân cọc (mm2) : Số đếm búa SPT trung bình dọc theo thân cọc (búa/300mm ) Chỉ số Chiều SPT dày vi trung bình (m) Tên lớp Chu (m) (bóa/300 qS Qs As(mm) (N/mm ) (N) 2160000 5400000 5400000 3600000 0.0171 0.0114 0.0076 0.01615 36936 61560 41040 63954 m) Líp 1.2 3 1.8 1.8 1.8 1.8 8.5 14 ThiÕt kÕ môn học móng Lớp 1.5 3 2 Bộ môn Địa - kỹ thuật 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8 15 18.5 20.5 21 20.5 20.5 2700000 5400000 5400000 3600000 3600000 3600000 0.0152 0.019 0.0314 0.0399 0.0391 0.0391 HƯ sè søc kh¸ng 41040 102600 169560 143640 140760 140760 ϕ qs Q qs VËy søc kh¸ng th©n cäc nh sau: Líp Q qs (N) ϕ qs 0.56 0.36 0.56 0.36 8424 203490 224460 738360 Tæng (N) 73256.4 125809.6 265809.6 464763.6 3.2.2 Søc kh¸ng mịi cäc Qp Søc kh¸ng mịi cäc Qp: Qp = qp x Ap vµ q p = 0.038N corr D b ≤q l D   1.92  Víi: N corr = 0.77 log  '  N  σ   v    10  Trong ®ã: Ap : DiƯn tÝch mịi cäc (mm2) ' Ncorr: Số đếm SPT gần mũi cọc đà hiệu chỉnh cho áp lực tầng phủ , v 'v : Ứng suÊt cã hiÖu (N/mm2), σ'v = σ − u σ : Ứng suÊt tæng (KN/m2) u : ap lùc nớc lỗ rỗng ứng với MNTN = 2.0m N : Số đếm SPT đo đợc (búa/300mm) D : Chiều rộng hay đờng kính cọc (mm) Db : Chiều sâu xuyên tầng đất chịu lực ( lớp đất 4) (mm) 15 Thiết kế môn học móng Bộ môn Địa - kỹ thuật ql : Sức kháng điểm giới hạn (MPa) ql = 0.4Ncorr cho cát ql = 0.3Ncorr cho bùn không dẻo ' Tính v : Líp 2: e( 2) = γ s ( ) − γ bh ( ) γ ( ) + e0 × γ n 26.6 + 1.08 × 9.81 ( 2) ⇒ γ bh = s = 17.88 KN/m2 ( 2) (1 + e0 ) = γ bh − γ n + 1.08 Líp 4: e( 4) = 26.6 + 0.89 × 9.81 γ h ( ) − γ bh ( ) γ ( ) + e0 × γ n ( 4) ⇒ γ bh = h = 18.69 KN/m2 = ( 4) (1 + e0 ) γ bh − γ n + 0.89 Ta cã: σ = γ n (1.5 + hx ) + γ (h1 − hx ) + γ h2 + γ 3h3 + γ h4 = 9.81x(1.5+2.2) + 18.6x(0) + 17.88x(9-0,2) + 19.3x4.3 + 18.69x7.5 = 416.806 KN/m2 u = (1.5 + h1 + h2 + h3 + h4 )γ n = (1.5 + 2.2 + 9.0 + 4.3 + 7.5) x9.81 = 240.345KN/m2 ' VËy: σ v = 416.806 – 240.345 = 176.461 KN/m2 ≈ 0.176 N/mm2  TÝnh Ncorr: Ta cã: N = 21 , D = 450mm, Ap = 202500mm2 Db =29-2.2=26.8m=26800 mm Thay sè vµo ta cã:   1.92  N corr = 0.77 log10   x 21 = 16.78  0.176   0.038 x16.78.26800 qp = = 37.975 ( N / mm ) 450 ql = 0.4.N corr = 0.4 x16.78 = 6.712 ( N / mm ) < qp = 37.975 ( N / mm ) Chän: qp = 6.712 N/mm2 => ϕ qp Q p =0.36x6.712x202500 = 489304.8 N=489.305 kN VËy søc kh¸ng nÐn däc trơc theo ®Êt nỊn: QR =464763.6 +489304.8 = 954068.4 N = 954.068 KN 16 ThiÕt kÕ m«n häc móng Bộ môn Địa - kỹ thuật 3.3 Sức kháng dọc trục cọc đơn Ptt Sức kháng dọc trục cọc đơn đợc xác đinh nh sau: Ptt = min( PR , Q R ) =min(3627.68 ;954.068) = 954.068 KN IV chọn số lợng cọc bố trÝ cäc mãng 4.1 TÝnh sè lỵng cäc n: Số lợng cọc n đợc xác định nh sau: n N Ptt Trong đó: N : Tải trọng thẳng đứng TTGHCĐ (KN) Ptt : Sức kháng dọc trục cọc đơn (KN) Thay số: n 15878.67 = 16.64 954.068 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 Khoảng cách tim đến tim cọc không đợc nhỏ 750mm 2.5 lần đờng kính hay bề rộng cọc, chọn giá trị lớn Với n = 24 cọc đợc bố trí theo dạng lới ô vuông mặt đợc bố trí thẳng đứng mặt đứng, với thông số : + Số hàng cọc theo phơng dọc cầu Khoảng cách tìm hàng cọc theo phơng dọc cầu 1200 mm + Số hàng cọc theo phơng ngang cầu Khoảng cách tim hàng cọc theo phơng ngang cầu 1200 mm + Khoảng cách từ tim cọc đến mép bệ theo hai phơng dọc cầu ngang cầu 500 mm 17 50 3@120=360 50 460 Thiết kế môn học móng Bộ môn Địa - kü thuËt P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P 10 P11 P12 P13 P14 P15 P 16 P17 P18 P19 P20 P21 P22 P23 P24 50 5@120=600 50 700 4.2.2 TÝnh thĨ tÝch bƯ Víi 24 cọc bố trí nh hình vẽ, ta có kích bệ là: 4600mm x 7000mm Trong : a = 1700mm b = 1250mm ThĨ tÝch bƯ lµ: Vb = 7000x4600x2000 = 64.4x109mm3 = 64.4m3 4.3 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên đáy bệ 4.3.1 Tổ hợp hợp trọng TTGHSD Tải trọng thẳng đứng: SD N SD = N + ( γ bt − γ n )xVb = 10840,94 + (24.5 - 9.81)x64.4 = 11786,98 KN  T¶i träng ngang: SD H SD = H1 = 130 KN  M«men SD SD M SD = M1 + H1 xH b = 1194 + 130x2 = 1454 KN.m 4.3.2 Tỉ hỵp hỵp träng ë TTGHCĐ Tải trọng thẳng đứng: C N C Đ = N § + (1.25xγ bt − γ n )xVb = 15878.67 + (1.25x24.5 - 9.81)x64.4=17219.156 KN  Tải trọng ngang: C H C Đ = H1 Đ = 227.5 KN  M«men 18 ThiÕt kÕ m«n học móng Bộ môn Địa - kỹ thuật C C M C § = M § + H § xH b = 2145.5 + 227.5x2 = 2600,5 KN.m Tổ hợp tải trọng tác dụng Lờn Đáy Bệ TảI trọng Đơn vị TTGHSD TTGHCĐ TảI trọng thẳng đứng kN 11786,98 17219,2 TảI trọng ngang kN 130 227.5 Mômen kN.m 1454 2600,5 V kiểm toán theo trạng thái giới hạn cờng độ i 5.1 Kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn 5.1.1 Tính nội lực tác dụng đầu cọc Cỏch 1: Tớnh theo múng cc bệ cao Lập bảng Excel để tính nội lực tác dụng lên đầu cọc, ý tải trọng ngang cầu, kết sau: Bảng tính nội lực dọc trục lên cọc Cäc Xn sinαn cosαn LNn Fn v u w Nn 1.80 0.00 1.00 27.00 0.20 0.03 0.01 0.00 819.29 1.80 0.00 1.00 27.00 0.20 0.03 0.01 0.00 819.29 1.80 0.00 1.00 27.00 0.20 0.03 0.01 0.00 819.29 1.80 0.00 1.00 27.00 0.20 0.03 0.01 0.00 819.29 1.80 0.00 1.00 27.00 0.20 0.03 0.01 0.00 819.29 1.80 0.00 1.00 27.00 0.20 0.03 0.01 0.00 819.29 0.60 0.00 1.00 27.00 0.20 0.03 0.01 0.00 745.61 0.60 0.00 1.00 27.00 0.20 0.03 0.01 0.00 745.61 0.60 0.00 1.00 27.00 0.20 0.03 0.01 0.00 745.61 10 0.60 0.00 1.00 27.00 0.20 0.03 0.01 0.00 745.61 11 0.60 0.00 1.00 27.00 0.20 0.03 0.01 0.00 745.61 12 0.60 0.00 1.00 27.00 0.20 0.03 0.01 0.00 745.61 13 -0.60 0.00 1.00 27.00 0.20 0.03 0.01 0.00 671.93 14 -0.60 0.00 1.00 27.00 0.20 0.03 0.01 0.00 671.93 15 -0.60 0.00 1.00 27.00 0.20 0.03 0.01 0.00 671.93 16 -0.60 0.00 1.00 27.00 0.20 0.03 0.01 0.00 671.93 17 -0.60 0.00 1.00 27.00 0.20 0.03 0.01 0.00 671.93 18 -0.60 0.00 1.00 27.00 0.20 0.03 0.01 0.00 671.93 19 ThiÕt kÕ m«n häc nỊn móng Bộ môn Địa - kỹ thuật 19 -1.80 0.00 1.00 27.00 0.20 0.03 0.01 0.00 598.24 20 -1.80 0.00 1.00 27.00 0.20 0.03 0.01 0.00 598.24 21 -1.80 0.00 1.00 27.00 0.20 0.03 0.01 0.00 598.24 22 -1.80 0.00 1.00 27.00 0.20 0.03 0.01 0.00 598.24 23 -1.80 0.00 1.00 27.00 0.20 0.03 0.01 0.00 598.24 24 -1.80 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 Max shear in direction -0.8731E-01 KN 12 Max moment about axis -0.1002E-01 KN-M 10 Max moment about axis -0.1612E+01 KN-M 12 0 Max axial force -0.7309E+03 KN Max torsional force Max demand/capacity ratio 0.0000E+00 KN-M 0.1627E+00 VËy, Nmax = 730.9 kN, -> Chọn giá trị lớn để kiểm toán Nmax= 819.29 kN 5.1.2 KiĨm to¸n søc kh¸ng däc trơc cđa cọc đơn Công thức kiểm toán: N max + N Ptt Trong đó: Nmax: Nội 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 có: Ptt = 954.068 KN ∆N = 27 x0.452 x 24.5 = 133.95kN 20 Thiết kế môn học móng Bộ môn §Þa - kü thuËt VËy: N max + ∆N =819.29 + 133.95= 953.24KN Ptt = 954.068 KN => Đạt 5.2 KiĨm to¸n søc kh¸ng däc trơc cđa nhãm cäc Công thức kiểm toán sức kháng dọc trục nhóm cäc : Vc ≤ Q R = ϕg Q g = ϕg1 Qg1 + ϕ g Qg2 Trong ®ã: VC : Tổng lực gây nén nhóm cọc đà nhân hÖ sè V C = 17219.2 (kN) QR : Søc kháng đỡ dọc trục tính toán nhóm cọc g : Hệ số sức kháng đỡ nhóm cọc : Sức kháng đỡ dọc trục danh định nhóm cọc Qg g1, g2 : Hệ số sức kháng đỡ cđa nhãm cäc ®Êt dÝnh, ®Êt rêi Qg1, Qg2 : Sức kháng đỡ dọc trục danh định nhóm cäc ®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 Q1 : xTổng sức kháng dọc trục cọc đơn đất dính Q2 : Sức kháng trụ tơng đơng Ta có : Cao độ mặt đất sau xói : -2.2 m Cao độ đáy bệ : -2.00 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 đ ợc 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 ®Õn tim b»ng η = 0.65 + 1200 = 2.67 d, cäc ®ã ta néi suy  : 450 − d ( − 0.65) = 0.65 + 1.2 − 2.5 × 0.45 (1 − 0.65) = 0.653 d − d × 0.45 − 2.5 × 0.45 21 ThiÕt kÕ môn học móng Bộ môn Địa - kỹ thuật Xác định Q1 Tổng sức kháng danh định dọc trục cọc đơn đất sét: Qs = Qs1 + Qs3 = 8424 + 224460 = 232884 N VËy: Q1 = η x N x ϕ qs x QS =0.653x21x0.56x232884 = 1788381.4 N =1788.38 KN Xác định Q2: Tính với lớp đất lớp đất Sức kháng đỡ phá hoại khối đợc xác theo c«ng thøc: Q2 = ( X + 2Y ) ZS u + XYN cS u 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 S u : 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 có: X = 3x1200 + 450 = 4050mm Y = 5x1200 + 450 = 6450mm Do mũi cọc đặt lớp đất 4, nªn Q2 = ( X + Y ) ZSu Líp 1: Z = -2.2 - (-2.2)= 0.0m Vì lớp có chiều dày 0.0 m ,do ú sang lớp thứ nªn Su = Su = KN / m2 = 0MPa lop => Q = (2x4050+2x6450)x200x0= N Líp 3: Z = -11.20 – (-15.50) = 4.30 m V× líp cã chiều dày 4.3 m nên S u = S u = 30.8KN / m = 0.0308MPa lop => Q = (2x4050+2x6450)x4300x0.0308 = 2781240N = 2781.24KN 22 ThiÕt kế môn học móng Bộ môn Địa - kü thuËt Do v©y: Q = 0+2781.24 = 2781.24 KN Sức kháng trụ tơng đơng: Do đó: Qg1 = min{Q1; Q2} = min{1778.38 ; 2781.24 } = 1778.38 KN ϕ g1 = 0.65 Víi: 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 = 203490 N vµ Qs4 = 738360 N Vậy: Tổng sức kháng thân cọc nhóm cọc đất cát: Q s = nx(Qs1 + Qs ) = 24( 203490 + 738360) = 22604400 N =22604.44 KN Mũi cọc đặt cao độ -29 m cđa líp 4, søc kh¸ng mịi cäc cđa nhãm cäc: ∑Q p = nxQ p = 24 x6.712 x 202500 = 32620320 N = 32620 KN Do ®ã: Qg2 = 22604.44+32620 = 55224.76 KN Víi: ϕ g2 = Hệ số sức kháng cọc đơn, g2= 0.36 VËy søc kh¸ng däc trơc cđa nhãm cäc: QR = 0.65x1778.38+ 0.36x55224.76= 21036.86 KN >VC = 17219.4 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: 23 Thiết kế môn học móng Bộ môn Địa - kỹ thuật Ta có: Db = 11500mm Móng tơng đơng nằm lớp đất cách đỉnh lớp t khoảng Db = 7666.6 mm Với lớp đất rời ta có công thức xác định độ lún mãng nh sau: 30q.I X Sư dơng kÕt qu¶ SPT: ρ = N corr Trong ®ã: I = 1- 0.125 Víi: No D' ≥ 0.5 vµ q = X S ρ : §é lón cđa nhãm cäc (mm) q : p lực tĩnh tác dụng 2D b/3 cho móng tơng đơng, 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 ë TTGHSD, N =11786,98 KN S X : DiÖn tích móng tơng đơng : Chiều rộng hay chiều nhỏ nhÊt cña nhãm cäc (mm), X = 4050 mm Db : Độ sâu chôn cọc lớp đất chịu lực D : Độ sâu hữu hiệu lấy 2Db/3 (mm), D’ = 7666.6 mm 24 ThiÕt kÕ m«n häc nỊn móng Bộ môn Địa - kỹ thuật 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 nhóm 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 cäc xa nhÊt theo chiỊu ngang cÇu + ®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 + ®êng kÝnh cäc: Lt® = 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 TÝnh Ncorr:   1.92  N corr = 0.77 log  '  N  σ   v    10  Trong ®ã: Ncorr: Sè ®Õm 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) Nội 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 25 Thiết kế môn học móng Bộ môn Địa - kü thuËt σ 'v = σ − u σ : ng suất tổng (KN/m2) u : áp lực nớc lỗ rỗng ứng với MNTN(KN/m2), MNTN = 1.5 m = γ n (1.5 + hx ) + γ ( h1 − hx ) + γ h2 + γ 3h3 + γ [ −15.5 − (−24.05 ) ] = 9.81x(1.5+2.2)+(2.2-2.2)x18.6 + 17.88x9 + 19.3x4.3 + 18.69x8.55 = 440.01 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 =440.01-250.65 = 189.36 KN/m2 ≈ 0.189 N/mm2 Thay sè vµo ta cã:   1.92  N corr = 0.77 log10   x 21 = 16.28 (Bóa/300mm)  0.189   30q.I X 30 x0.313 x0.76 x 4050 = 27.89 (mm) => ρ = = N corr 16.28 VËy ®é lón cđa nhãm cọc là: 27.89 mm = 2.79 cm 6.2 Kiểm toán chuyển vị ngang đỉnh cọc Cách 1: Chuyển vị tÝnh theo mãng cäc bƯ cao nh sau: • Theo phơng ngang cầu: y= 0.0 mm ã Theo phơng däc cÇu: ∆ 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 KÕt luËn chuyển vị ngang lớn đỉnh cọc là: ã Theo phơng ngang cầu: ã Theo phơng dọc cầu: 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 26 Thiết kế môn học móng Bộ môn Địa - kỹ thuật VII cờng độ cốt thép cho cọc bệ cäc 7.1 TÝnh vµ bè trÝ cèt thÐp däc cho cọc Tổng 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 10m va đốt có chiều dài 8m Ta tính toán bố trí cho đốt cọc 7.1.1 Tính mô men theo sơ đồ cẩu cọc treo cọc Mô men lớn dùng để bố trÝ cèt thÐp Mtt = max(Mmax(1) ; Mmax(2)) Trong ®ã: 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 cäc 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 = γ 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 đoạn 27 Thiết kế môn học móng Bộ môn Địa - kü thuËt b = 0.294Ld = 0.294 x 10 = 2.94 (m) Dới tác dụng trọng lợng thân ta có biểu đồ mô men nh sau : Ta có mặt cắt có giá trị mô men lớn lµ : M max( ) = 4.96 x 2.94 = 21.44 KN.m VËy m« men lín nhÊt dùng để bố trí cốt thép : 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 cọc Ta chọn cốt thép dọc chủ chịu lực thÐp ASTM A615M Gåm Φ 22 cã fy = 420 MPa đợc bố trí mặt cắt ngang cäc nh h×nh 50 2@175=350 50 450 28 450 50 2@175=350 50 vÏ : ... khoan BH4, khoan xuống cao độ - 37m, gặp lớp đất nh sau: Lớp 1: Lớp lớp sét 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 2.20m... lµ 4. 30 m, cao độ mặt lớp -11.20 m, cao độ đáy lớp -15.50m Lớp đất có độ ẩm W = 20.6%, độ bÃo hòa S r = 80.9 Lớp đất trạng thái dẻo cứng có độ sệt IL = 0 .47  Líp 4: ThiÕt kÕ m«n häc nỊn móng. .. 85.3 Lớp đất trạng thái dẻo mềm, có độ sệt IL = 0.51 Lớp 2: Lớp lớp cát hạt nhỏ, phân bố díi líp ChiỊu dµy cđa líp lµ 9.00m, cao độ mặt lớp -2.20m, cao độ đáy -11.20m Lớp 3: Lớp thứ gặp BH4 lớp