ĐỒ ÁN MÔN HỌC MỐ TRỤ CẦU, NGUYÊN NGỌC CAM

Vì móng cọc trên nên đất sét pha cát nên không xét đến ảnh hưởng của lực ma sát âm DDNếu xét đến lực DD sẽ được công vào với tĩnh tải thẳng đứng ở trạng thái giới hạn cường độ và tính lú

BÀI TẬP LỚN

MỐ TRỤ CẦU

CHƯƠNG I

CÁC SỐ LIỆU TÍNH TOÁN

14 Mực nước tính toán cách mặt đất -3m

Các kích thước được chọn như hình vẽ.

TÍNH TOÁN LỰC TÁC DỤNG LÊN MỐ

II.1 Tải trọng bản thân.

II.2 Hoạt tải

II.2.1 xe tải thiết kế

II.2.2.hoạt tải tác dụng lên tường đỉnh

145KN q=9.3(N/mm)

300 400

Từ bề rộng nền đường đã cho suy ra đường có 4 làn xe tính toán Xếp cả 4 xe lêntường đỉnh, đặt trục bánh xe 145KN tại vị trí tường đỉnh ta có, lực tác dụng lên tường đỉnh là:

II.2.3 Hoạt tải tác dụng lên thân mố

Để có hoạt tải trên mố, ta xếp xe trên kết cấu nhịp để được giá trị lớn nhất

145KN 145KN 35KN 110KN 110KN

9.3N/mm

25000

đ.a.h.phản lực gối 1

Phản lực tại gối do:

M M

( ) ( )

4 0.65 294040 116250

4 .

76.2 14000

M DM

II.2.4 Tính tải trọng người.

Tải trọng người có giá trị là 0,003MPa Bề rộng lề bộ hành là 2.1 = 2(m)

Tải trọng người tác dụng lên mố là:

II.2.6 Tĩnh tải từ kết cấu nhịp truyền xuống.

- Tĩnh tải của kết cấu nhịp:

II.2.7 Tải trọng hãm xe.

Do gối cố định đặt tại mố nên phải truyền lực hãm xe vào mố Theo qui định tại điều 3.6.4 ta có:

Ta thiết kế mố cầu thẳng nên không có lực ly tâm(CE)

II.2.9.Lực ma sát âm

Vì móng cọc trên nên đất sét pha cát nên không xét đến ảnh hưởng của lực ma sát âm (DD)

Nếu xét đến lực DD sẽ được công vào với tĩnh tải thẳng đứng ở trạng thái giới hạn cường độ và tính lún ở trạng thái giới hạn sử dụng

II.2.10.Lực ma sát (FR)

Vì chỉ tính kết cấu một nhịp không có liên tục nhịp nên không có lực FR

II.2.11.Áp lực đẩy nổi

Vì là móng cọc và mực nước tính toán (MNTT = -3m) nên không có áp lực đẩy nổi tác dụng lên móng

II.2.12 Áp lực đất đắp lên mố.

Aùp lực đất cơ bản được giả thuyết là phân bố tuyến tính và tỉ lệ với chiều sâu đất, được lấy 3.11.5.1 như sau:

P – áp lực đất cơ bản(MPa)

Kh- hệ số áp lực ngang của đất

s

γ - tỷ trọng của đất (kg/m3); γ =s 1980(kg/m3)

z- chiều sâu dưới mặt đất(mm)

g- hằng số trọng lực (m/s2)

Trong đó kh là hệ số áp lực dất và được lấy như sau:

2 2

sin sin sin

′ +

sin 90 28

0,32 2,816.sin 90.sin 90 30

Tái vò trí maịt caĩt ngang ñi qua ñaùy töôøng ñưnh:

Chieău cao töôøng ñưnh: z = 1450(mm) AÙp löïc ñaẫt tái vò trí naøy laø:

Aùp löïcMPa

LöïcN/mm

Ñieơm ñaịt caùch maịt caĩt

(mm)

II.2.12 Hoát tại chaât theđm (LS)

Hoát tại chaât theđm phại ñöôïc xeùt ñeân khi tại tróng xe taùc ñoông leđn maịt ñaât trong phám vi moôt ñoán baỉng chieău cao töôøng ôû phía sau maịt sau töôøng

Söï taíng aùp löïc ngang do hoát tại chaât theđm:

Tái vò trí maịt caĩt ngang ñi qua ñaùy töôøng ñưnh:

Chieău cao töôøng ñưnh: z = 1450(mm) Chieău cao lôùp ñaât töông ñöông Laây töông öùng vôùi chieău cao ≤ 1500mm ta coù heq = 1700 ( mm )

AÙp löïc ñaẫt tái vò trí naøy laø:

Tính toaùn töông töï cho caùc maịt caĩt coøn lái ta laôp bạng tính toaùn nhö sau:

Vò Trí (mm)z (mm)heq Aùp löïcMPa ( NLöïc )

mm

Ñieơm ñaịt caùchmaịt caĩt (mm)

II.2.13.AÙp löïc ñaât thaúng ñöùng do lôùp ñaât töông ñöông(heq= 712mm) taùc dúng leđn

ñaùy moùng

CHÖÔNG III

TOƠ HÔÏP TẠI TRÓNG

Ta laôp caùc toơ hôïp tại tróng ñeơ kieơm tra löïc neùn vaø mođmen vôùi 4 tráng thaùi giôùi hán THGHCÑ(I,II,III) vaø THGHSD

Bảng hệ số tổ hợp tải trọng

THGH Tĩnh tải

(γDC)

Hoạt tải(γLL) Lớp phủ

(γDW)

Lực hêm(γBR)

=

III.2 Tại đáy tường thân.

R ? p = 14.25N/mm

R E = 92.38N/mm

80.85N/mm

DC+DW+LL 50

14000 189.91

14000 211250

1,25 312.5 1,5 21.87 1,75 89.85 5.36 1,75 325

14000 598186.66

u

Nmm mm

14000 121.72

14000 211250

312.5 21.87 89.85 5.36 325

14000 394069.41

s

x Nmm

20.58N/mm

300 325

M BR

BR 175

+ +

=

+ Lực ngang:

211250 1,5 15.39 1.75 150.12 1,75

14000 312.2

14000 473679.36 3625776

14000

s

N mm

14000 180.6

s

N mm

∆

=

+ Mômen:

686562500 150.12 2317 15.39 3475 80.85 450 20.58 150

14000 473679.36 3625776

14000

Bảng tổng hợp nội lực theo các trạng thái giới hạn

+ kích thước bxh=1 600(x mm)

+ Chiều cao thân cột là 1450(mm)

IV.1 Thiết kế cốt thép.

Kiểm tra độ mảnh của cột:

Bán kính quán tính của tiết diện:

+ K : là hệ số phụ thuộc vào điều kiện liên kết 2 đầu cột (K =2,1)

+L : chiều dài thân trụ

Thiết kế cốt thép đối xứng As = As′

Xét cột ở trạng thái phá hoại cân bằng, giả sử: s y

IV.2 Kiểm tra khả năng làm việc ở trạng thái giới hạn sử dụng.

Theo tính toán ở trên ta có mômen ở trạng thái giới hạn sử dụng là:

22655.49

s

N mm M

1 100

7,2 1.654 520 100 2434045.7 3

Ta thấy fsa = 168 ( MPa ) > = fs 24.15( MPa ) → thoả mãn.

IV.3 Thiết kế cốt đai.

Cốt đai được sử dụng để tạo khả năng chống cắt cho, khoảng cách của cốt đai phải đảm bảo và được tính toán như sau.

Hệ số sức kháng nén: φ =v 0,9

Theo tính toán ở trên ta có:

Chiều cao vùng chịu nén của tiết dện:

θ ε

Tra theo bảng 5.8.3.4.2-1 ta có: ứng với các giá trị trên tra được góc là θ = 290,

do đó phải lặp lại Chọn giá trị của 29 40 0

34,5 2

θ ε

θ ε

Cũng trong bảng này tra được giá trị β = 1.35

Khả năng chịu cắt của bêtông:

lực Cốt đai sẽ được bố trí theo cấu tạo

Khoảng cách các cốt đai phải thoả mãn các điều kiện sau:

Sử dụng cốt đai có đường kính 12mm, làm 8 vòng diện tích thanh thép là

113,1(mm2)

39.8 0,083 0.083 14000 30

Công thức kiểm tra khả năng chịu kéo của thép dọc là:

Vậy thép dọc đã đủ khả năng chịu lực

IV.5 Cốt thép chống co ngót và nhiệt độ.

Cốt thép chống co ngót và nhiệt độ phải được đặt gần bề mặt của cấu kiện để chịu những tác động thường xuyên của nhiệt độ và môi trường Tổng diện tích thép chống co ngót và nhiệt độ lấy như sau:

THIẾT KẾ CỐT THÉP CHO TƯỜNG THÂN.

Nội dung tính toán: Tính toán theo cột chịu nén lệch tâm Tiết diện làm việc là hình chữ nhật có kích thước:bxh=1 1100x

+ Chiều cao phần cột:4000(mm)

V.1 Thiết kế cốt thép.

Kiểm tra độ mảnh của cột:

Bán kính quán tính của tiết diện:

− ; Mố tường côngxol được xem là kết cấu không giằng theo

phương dọc, do đó lấy Cm = 1

Xác định lực Euler theo công thức sau:

1

1,006 716.84 14000

Thiết kế cốt thép đối xứng As = As′

Xét cột ở trạng thái phá hoại cân bằng, giả sử: s y

x = > → cấu kiện rơi vào trường hợp phá hoại dẻo s y

Cân bằng lực và mômen cho hệ phương trình sau:

V.2 Kiểm tra khả năng làm việc ở trạng thái giới hạn sử dụng.

Theo tính toán ở trên ta có mômen ở trạng thái giới hạn sử dụng là:

394069.41

s

N mm M

x x

1 212.3

7,2 3.876 1020 212.3 21395624.3 3

Cốt đai được sử dụng để tạo khả năng chống cắt cho, khoảng cách của cốt đai phải đảm bảo và được tính toán như sau.

Hệ số sức kháng nén: φ =v 0,9

Theo tính toán ở trên ta có:

Chiều cao vùng chịu nén của tiết dện:

θ ε

Tra theo bảng 5.8.3.4.2-1 ta có: ứng với các giá trị trên tra được góc là θ = 380,

θ ε

Cũng trong bảng này tra được giá trị β = 2.125

Khả năng chịu cắt của bêtông:

đai sẽ được bố trí theo cấu tạo

Khoảng cách các cốt đai phải thoả mãn các điều kiện sau:

Sử dụng cốt đai có đường kính 12mm, làm 8 vòng diện tích thanh thép là

113,1(mm2)

39.8 0,083 0.083 14000 30

V.4 Cốt thép chống co ngót và nhiệt độ.

Cốt thép chống co ngót và nhiệt độ phải được đặt gần bề mặt của cấu kiện để chịu những tác động thường xuyên của nhiệt độ và môi trường Tổng diện tích thép chống co ngót và nhiệt độ lấy như sau:

268153.86

VI.I Lựa chọn sơ bộ kích thước tường cánh.

Cũng như mố, tường cánh ta cũng chọn loại tường cánh hẫng BTCT Tường cánh được tạo góc nghiêng 450 so với mặt phẳng tường thân

Các kích thước của tường cánh chọn sơ bộ như trên hình

3200 1650

II Tính toán tải trọng tác dụng lên tường cánh.

II.1 Tải trọng bản thân.

Đối với tường được vát xiên như hình vẽ, mặt cắt ngang được chọn để tính toán là mặt cắt tại vị trí cách mặt cắt ngang lớn nhất, gần nhất một đoạn bằng 1/4 đoạn kích thước phần tường có mặt cắt ngang thay đổi

Do đó, theo hình vẽ vị trí này cách mặt cắt tại vị trí bắt đầu thay đổi chiều cao là:

6000

1500 4

II.2 Hoạt tải tác dụng lên tường cánh.

Do tường cánh được mở ra một góc 45 độ nên sẽ không chịu tác dụng của hoạt tải

II.3 Áp lực đất thẳng đứng tác dụng lên bệ móng.

5

1650.5450. d 1650 5450 1.98 10 178.1 N

II.4 Áp lực đất đắp lên tường cánh.

Aùp lực đất cơ bản được giả thuyết là phân bố tuyến tính và tỉ lệ với chiều sâu đất, được lấy như sau:

9

.10 3.11.5.1 1

Trong ñoù kh laø heô soâ aùp löïc daât vaø ñöôïc laây nhö sau:

2 2

sin sin sin

′ +

sin 87,9 28

0,595 1,61.sin 87,9 sin 87,9 30

−

Tái vò trí maịt caĩt ngang ñi qua ñaùy töôøng caùnh:

Chieău cao töôøng: z = 5450(mm) AÙp löïc ñaẫt tái vò trí naøy laø:

( )0 0 ( ) cos 20 171.62 s 20 161.3

H

II.5 Hoạt tải chất thêm.

Hoạt tải chất thêm phải được xét đến khi tải trọng xe tác động lên mặt đất trong phạm vi một đoạn bằng chiều cao tường ở phía sau mặt sau tường

Sự tăng áp lực ngang do hoạt tải chất thêm:

Tại vị trí mặt cắt ngang đi qua đáy tường cánh:

Chiều cao tường cánh: z = 5450(mm) Chiều cao lớp đất tương đương

CHƯƠNG VIITỔ HỢP TẢI TRỌNG

Ta lập các tổ hợp tải trọng để kiểm tra lực nén và mômen với 4 trạng thái giới hạn THGHCĐ(I,II,III) và THGHSD

Bảng tổng hợp nội lực tác dụng lên tường cánh

CHƯƠNG VIII.

THIẾT KẾ CỐT THÉP CHO TƯỜNG CÁNH.

Nội dung tính toán: Tính toán theo dầm hẫng chịu uốn Tiết diện làm việc là hình chữ nhật có kích thước: bxh= 1 500x

VIII.1 Thiết kế cốt thép.

558292.4

620324.90.9

5.7280

min

ρ ρ> →thoả hàm lượng cốt thếp tối thiểu.

Chọn thép có đường kính φ =16 mm( )để bố trí, số thanh cần thiết trên một đơn vị

chiều dài là:

( )2 2

Vậy chọn 174 thanh cĩ đường kính 16mm và bố trí đều với khoảng cách là 50mm

VIII.2 Kiểm tra khả năng làm việc ở trạng thái giới hạn sử dụng.

Theo tính toán ở trên ta có mômen ở trạng thái giới hạn sử dụng là:

360886.2

s

N mm M

x x

1 149.1

7.2 5.7 420 149.1 4116665.94 3

VIII.3 Thiết kế cốt đai.

Cốt đai được sử dụng để tạo khả năng chống cắt, khoảng cách của cốt đai phải đảm bảo và được tính toán như sau

Hệ số sức kháng nén: φ =v 0,9

Theo tính toán ở trên ta có:

Chiều cao vùng chịu nén của tiết dện:

Giả sử góc nứt là θ = 400 Biến dạng trên thanh thép:

θ ε

Cũng trong bảng này tra được giá trị β = 2,12

Khả năng chịu cắt của bêtông:

chịu lực Cốt đai sẽ được bố trí theo cấu tạo

Khoảng cách các cốt đai phải thoả mãn các điều kiện sau:

Sử dụng cốt đai có đường kính 12mm, làm 1 vòng diện tích thanh thép là

113,1(mm2)

25.5 0,083 0.083 5450 30

Vậy chọn bố trí thép đai với khoảng cách đều nhau là 25 mm

VIII.4 Cốt thép chống co ngót và nhiệt độ.

Cốt thép chống co ngót và nhiệt độ phải được đặt gần bề mặt của cấu kiện để chịu những tác động thường xuyên của nhiệt độ và môi trường Tổng diện tích thép chống co ngót và nhiệt độ lấy như sau:

64.54113,1

n= = thanh

Chọn 65 thanh cĩ đường kính 12mm bố trí đều với khoảng cách 80mm

TÍNH TỐN MĨNG CỌC

Chọn phương án cọc khoang nhồi đương kính d = 1m.chiều sâu cọc ngàm trong đài

là 0.2m thép râu chờ là 0.6m.chọn chiều sâu cọc cắm trong lớp đất thứ 2 là 22m

⇒chiều dài cọc trong đất là 25m

XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI DỌC TRỤC CỦA CỌC

I.Sức chịu tải dọc trục của cọc theo vật liệu :

Công thức tính toán :

Pvl = RuAb +RanAa

trong đó :

Với bêtông Mac300 ta có:

m r =1-hệ số điều kiện làm việc ở mũi cọc tra bảng 3.22 sách nền móng

205-198

stt Độ sâu trung

bình Chiều dày mf Độ sệt f si (T/m

III.Sức chịu tải thiết kế của cọc :

mục 1 và 2

TÍNH TOÁN SỐ LƯỢNG CỌC VÀ BỐ TRÍ CỌC TRONG MÓNG

I.Số lượng cọc :

Số lượng cọc được tính theo công thức :

nc = tt

tt

N P

Chọn số cọc thiết kế là: ta bố trí 2 hàng cọc,mỗi hàng 5cọc

II.Bố trí cọc trong móng :

II.1Bố trí cọc trong móng :

Các cọc được bố trí theo hình thức lưới ô vuông trên mặt bằng và hoàn toàn thẳng đứng trên mặt đứng , với các thông số :

Số hàng cọc theo phương dọc cầu n = 2 , khoảng cách tim các hàng cọc theo phương

Số hàng cọc theo phương ngang cầu m = 5 , khoảng cách tim các hàng cọc theo phương ngang cầu là b = 3m

Khoảng cách từ tim cọc ngoài cùng tới mép bệ theo cả phương ngang cầu và

(1>(d,250)- thỏa tiêu chuẩn 205-1998)

MẶT BẰNG BỐ TRÍ CỌC

TÍNH CHUYỂN VỊ NGANG CỦA ĐỈNH MỐ TRỤ ch

uyển vị ngang đáy mố(đầu cọc) :

Chiều sâu chịu nén LN = 25m,chịu uốn LM = 2.4m

( trọng tâm hệ toạ độ tính toán tại đáy bệ)

Tính các hệ số rik :

Ni

i

L

J E L

+ rww = ∑ + ∑

Mi

i i

i Ni

i

L

J E x

BƯỚC 3 : giải phương trình chính tắc :