Đồ án Nền và Móng docx

Đồ án Nền và Móng GV HD:Nguyễn Văn Bắc PHẦN I BÁO CÁO KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH ● ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU VỰC DÂN CƯ : Các ký hiệu sử dụng trong tính toán: γ : Trọng lượng riêng của đất tự nhiên (kN/m 3 ) γ s : Trọng lượng riêng của hạt đất (kN/m 3 γ n : Trọng lượng riêng của nước ( γ n =10kN/m 3 ) W : Độ ẩm (%) W L : Giới hạn chảy (%) W p : Giới hạn dẻo (%) a : Hệ số nén (m 2 /kN) k : Hệ số thấm (m/s)ss n : Độ rỗng e : Hệ số rỗng S r : Độ bão c : Lực dính đơn vị (kN/m 2 ) ϕ : Tỷ trọng của đất (độ) ∆ : Tỷ trọng của đất - Các lớp đất bao gồm: + Lớp 1: Pha màu xám, trạng thái dẻo mềm. Lớp 1 là lớp sét pha, có màu xám, trạng thái dẻo mềm. Chiều dày của lớp xác định được ở BH4 là 2,20m, cao độ mặt lớp là 0,00m, cao độ đáy là -2,20m. Chiều sâu xói của lớp đất này là 2.20m. Lớp đất có độ ẩm W = 25,8%, độ bão hòa S r = 85,3. Lớp đất ở trạng thái dẻo mềm, có độ sệt I L = 0,51, độ rỗng n = 0,448 + Lớp 2: Là cát hạt nhỏ, màu xám đen, kết cấu rời rạc lớp đất số 2 gặp ở lỗ khoan BH4, cao độ mặt lớp là -2,20m;cao độ đáy lớp là -11.20m; độ sâu là 11,20m; chiều dày lớp 2 là 9,00m. + Lớp 3: Là sét pha màu xám nâu, xám xanh, trạng thái dẻo cứng. 1 Đồ án Nền và Móng GV HD:Nguyễn Văn Bắc lớp đất số 3 gặp ở lỗ khoan BH4, cao độ mặt lớp là -11,20m; cao độ đáy lớp là –15,50m; độ sâu là 15,50m; chiều dày lớp 3 là 4,30m, độ ẩm W = 20,6%,độ bão hòa S r = 80,9%, độ sệt I L = 0,47, độ rỗng là n= 40,7. +Lớp 4: Là cát hạt nhỏ, màu xám, kết cấu chặt vừa. lớp đất số 4 gặp ở lỗ khoan BH4, cao độ mặt lớp là -15,50m; cao độ đáy lớp là -37,00m; độ sâu 37,00m; chiều dày lớp 4 là 21,50m. ● NHẬN XÉT VÀ KIẾN NGHỊ: *Nhận xét: - Điều kiện địa chất trong phạm vi khảo sát tương đối phức tạp, các lớp đất phân bố không đều nhau. - Lớp đất số 1,2 là lớp đất yếu do chỉ số xuyên tiêu chuẩn và sức chịu tải nhỏ,lớp 3 có trị số SPT trung bình, lớp 4 có trị số SPT và sức chịu tải khá cao. -Lớp đất số 2 dễ bị lún sụt khi xây dựng trụ cầu tại đây. * Kiến nghị: - Với điều kiện địa chất ở đây thì khi xây dựng nên dựng nên dùng móng cọc bê tông đường kính nhỏ có D= 450mm cho công trình cầu và lấy lớp đất số 4 làm tầng dựa đầu cọc. - Nên để cọc ngập sâu vào lớp đất số 4 để tận dụng khả năng ma sát của cọc. 2 Đồ án Nền và Móng GV HD:Nguyễn Văn Bắc PHẦN II THIẾT KẾ KĨ THUẬT ♦ BỐ TRÍ CHUNG CÔNG TRÌNH . b=? 450 H ttr = ? 8060Hb = ? 800 MNTT Cao ®é ®Ønh trô H tt H ttr = ? 150 25 a = ? Hb = ? a = ? MNTN b=? 170 60 80 120 2525 ♦ LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC CÔNG TRÌNH 1. Kích thước và cao độ của bệ cọc : Vị trí xây dựng trụ cầu nằm ở xa bờ, sự thay đổi cao độ mưc nước giữa MNCN và MNTN là bình thường, sông không thông thuyền. Xét cả điều kiện mỹ quan trên sông chọn cao độ đỉnh bệ thấp hơn MNTN là 0,5 m. Có MNCN = 4,50m ; MNTN = 2,00m ● Cao độ đỉnh trụ: = 5,5 + 3,5 - 0,3 = 8,7 m. ● Cao độ đỉnh bệ : 3,6 - 0,5 = 3,1 m. ● Bề dày bệ móng : H b = 2 m.(Thỏa mãn từ 1,5-3m) ● Cao độ đáy bệ :cao độ đỉnh bệ - bề dày bệ móng = 3,1 - 2 = 1,1 m. 2. Kích thước và cao độ của bệ cọc : 3 Đồ án Nền và Móng GV HD:Nguyễn Văn Bắc ● Cao độ mũi cọc : Chọn độ sâu cọc ngàm vào lớp đất thứ 4 là: 14 m Vậy cao độ mũi cọc là : -29,5 m ● Chiều dài của cọc : L c = Cao độ đáy bệ - cao độ mũi cọc = 1,1 - (-29,5) = 30,6 m. ● Đường kính cọc : D = 450 mm phải thỏa mãn yêu cầu về độ mảnh. Tính tỉ lệ : 30,6 68 0,45 c L m D = = < 70m => thỏa mãn yêu cầu về độ mảnh. ● Tổng chiều dài đúc cọc, và chia thành các chiều dài các đốt cọc: - Tổng chiều dài đúc cọc: L cd = L c + 1m(ngàm trong bệ) = 30,6 + 1 =31,6 m. (Chiều dài cọc ngàm trong bệ tồi thiểu la 2d=0,9m). - Cọc được chia thành 3 đốt cọc với tổng chiều dài đúc cọc là: 30m = 10m + 10m + 10m.Các đốt cọc sẽ đươc nối với nhau bằng hàn trong quá trình thi công đóng cọc. ♦ LẬP SỐ LIỆU CÁC TỔ HỢP TẢI TRỌNG THIẾT KẾ: 1. Trọng lượng bản thân trụ: Các kí hiệu sử dụng trong tính toán: MNCN = 7,9m : mực nước cao nhất. MNTN = 3,6m : mực nước thấp nhất. CĐĐB = 3,1m :cao độ đỉnh bệ. CĐĐT = 8,7 m : cao độ đỉnh trụ. CDMT = 0,8 + 0.6 =1,4m : chiều dày mũ trụ. a.Tính chiều cao cột trụ: H ttr = CĐĐT - CĐĐB - CDMT = 8,7 – 3,1 - 1,4 = 4,2m. b.Thể tích toàn phần (chưa kể bệ cọc): 4 Đồ án Nền và Móng GV HD:Nguyễn Văn Bắc MNTN MNCN Cao ®é ®Ønh trô H tt V 1 V 2 V 3 V 3 V 2 V 1 Cao ®é ®¸y dÇm MNTT 30 V tr = V 1 + V 2 + V 3 Trong đó: V 1 = 8.0,8.1,7 = 10,88 m 3 . V 2 = 1 2 (8 + 5).0,6.1,7 = 6,63 m 3 . V 3 = 2 .1,2 4 π .4,2 + (4,5 - 1,2).1,2.4,2 = 21,38 m 3 . => V tr = 10,88 + 6,63 + 21,38 = 38,89 m 3 . c. Thể tích phần trụ ngập nước (không kể bệ cọc): V tn = S tr .(MNTN - CĐĐB) = 2 .1,2 (4,5 1,2).1,2 4 π   + −  ÷   .(3,6 – 3,1) = 2,545 m 3 . 2. Lập các tổ hợp tải trọng thiết kế với MNTN: Chuyển các lực và momen về tâm đáy móng ta đươc các lực như sau: P h = 4000 kN : Lực thẳng đứng ở trạng thái giới hạn sử dụng do hoạt tải tác dụng tại đỉnh trụ. P t = 5800 kN : Lực thẳng đứng ở trạng thái giới hạn sử dụng do tĩnh tải tác dụng tại đỉnh trụ. H h = 110 kN : Lực ngang ở trạng thái giới hạn sử dụng do hoạt tải tác dụng theo phương ngang cầu. M h =H h .(CĐĐT – CĐĐB) + M = 110.(8,7 – 3,1)+ 700 =1316 kNm : Mômen ở trạng thái giới hạn sử dụng do hoạt tải tác dụng theo phương ngang cầu và hoạt tải mômen. 5 Đồ án Nền và Móng GV HD:Nguyễn Văn Bắc bt γ = 24,5 kN/m 3 : Trọng lượng riêng của bê tông. n γ = 10 kN/m 3 :Trọng lượng riêng của nước. V tr = 38,89 m 3 :Thể tích toàn bộ trụ chưa kể bệ cọc. V tn = 2,545 m 3 :Thể tích trụ ngập nước chưa kể bệ cọc. n h = 1,75 : Hệ số tải trọng do hoạt tải. n t = 1,25 : Hệ số tải trọng do tĩnh tải. a. Tổ hợp tải trọng ở trạng thái giới hạn sử dụng theo phương ngang cầu với MNTN tại đỉnh bệ : a 1 ) Tải trọng thẳng đứng ở trạng thái giới hạn sử dụng theo phương ngang cầu: N 1sd = P t + P h + bt γ . V tr - n γ . V tn = 5800 + 4000 + 24,5.38,89 - 10.2,545 = 10727,36kN. a 2 ) Tải trọng ngang ở trạng thái giới hạn sử dụng theo phương ngang cầu: H 1sd = H h = 110 kN. a 3 ) Momen ở trạng thái giới hạn sử dụng theo phương ngang cầu: M 1sd = M h + H 1sd .(CĐĐT - CĐĐB) =1316 + 110.(8,7 – 3,1) = 1932 kN.m. b. Tổ hợp tải trọng ở trạng thái giới hạn cường độ theo phương ngang cầu với MNTN tại đỉnh bệ : b 1 ) Tải trọng thẳng đứng ở trạng thái giới hạn cường độ theo phương ngang cầu: N 1cđ = P h .n h + (P t + bt γ . V tr - n γ . V tn ).n t = 4000.1,75 + (5800 + 24,5.38,89 - 10.2,545).1,25 = 15409,19kN. b 2 ) Tải trọng ngang ở trạng thái giới hạn cường độ theo phương ngang cầu: H 1cđ = n h .H h = 1,75.110 = 192,5 kN. b 3 ) Mômen ở trạng thái giới hạn cường độ theo phương ngang cầu: M1cđ = n h .M h + n h .H 1sd .(CĐĐT -CĐĐB) 6 Đồ án Nền và Móng GV HD:Nguyễn Văn Bắc = 1,75.1316 + 1,75.110.(8,7-3,1) = 3381 kN.m. 3. Lập bảng tổ hợp tải trọng: Từ kết quả tính toán ở trên ta đưa vào bảng 2-1 sau: Bảng 2-1:Tổ hợp tải trọng thiết kế tính với MNTN,đặt tại cao độ đỉnh bệ Tên tải trọng Đơn vị Sử dụng Cường độ I Tải trọng thẳng đứng kN 10727,36 15409,19 Tải trọng ngang kN 110 192,5 Mômen kNm 1932 3381 ♦ XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI DỌC TRỤC CỦA CỌC: 1. Sức chịu tải dọc trục của cọc theo vạt liệu: Chọn vật liệu làm cọc: + Bê tông có ' c f = 30 MPa, cọc bê tông cốt thép tiết diện hình vuông : 0,45m x 0,45m. + Cốt thép dọc 8Φ25,cốt đai chọn Φ8. y f = 510 MPa Do chịu lực dọc trục lớn, coi cọc chỉ chịu lực nén, do đó sức kháng của cọc tính theo vật liệu là: P r = φ.P n Đối với cấu kiện có cốt thép đai thường: ( ) ' 0,8 0,85. . . n c g st y st P f A A f A   = − +   7 Đồ án Nền và Móng GV HD:Nguyễn Văn Bắc Trong đó: ' c f : là cường độ quy định của bê tông ở tuổi 28 ngày lấy ' c f = 3.10 4 kN/m 2 . A g : diện tích mặt cắt nguyên (mm 2 ), A g = 450.450 =202500 (mm 2 ). A st : diện tích nguyên của cốt thép (mm 2 ),A st = 8.510= 4080(mm 2 ). f y : cường độ giới hạn chảy của cốt thép, f y = 420.10 5 kN/m 2 . φ : hệ số sức kháng, φ = 1,0. P r : Sức kháng dọc trục tính toán. P n : Sức kháng dọc trục danh định. Vậy : ( ) 4 6 6 5 6 0,8. 0,85.3.10 . 202500.10 4080.10 420.10 .4080.10 n P − − −   = − +   = 5418,65 kN. => P r = φ. P n = 1. 5418,65 = 5418,65 kN. 2. Sức chịu tải của cọc theo đất nền: Công thức tính: Q r = φ qP .Q P + φ qS .Q S Với : Q p = q p .A p : Sức kháng mũi cọc (N) Q s = q s .A s :Sức kháng thân cọc (N) Trong đó : φ qP : Hệ số sức kháng mũi cọc Đối với đất dính φ qP = 0,7.λ v =0,7.1 = 0,7. Đối với đất cát φ qP =0,45 λ v =0,45.1 = 0,45. φ qS : Hệ số sức kháng thân cọc Đối với đất dính φ qS = 0,7.λ v =0,7.1 = 0,7. Đối với đất cát φ qS =0,45 λ v =0,45.1 = 0,45. A p : Diện tích mũi cọc (mm 2 ). A s : Diện tích bề mặt thân cọc (mm 2 ) . q p : sức kháng đơn vị mũi cọc (kN/m 2 ). q s : sức kháng đơn vị thân cọc (kN/m 2 ). a. Sức kháng ma sát: 8 Đồ án Nền và Móng GV HD:Nguyễn Văn Bắc Q s = q s .A s * Đối với đất dính (tính theo phương pháp α): q s = α.S u S u : Cường độ kháng cắt không thoát nước trung bình (MPa) = C uu . α : hệ số kết dính áp dụng cho S u (DMI),tra trong hình 10.7.3.3.2a-1- Các đường cong thiết kế về hệ số kết dính cho cọc đóng vào đât sét (theo Tomlinson, 1987) của sử dụng 22TCN272-05. - Nếu S u ≤ 25 Kpa 0.1=α⇒ - Nếu 25 Kpa < S u < 75 Kpa       − −=α⇒ KPa50 KPa25S 5.01 u - Nếu S u ≥ 75 Kpa 5.0=α⇒ Ta xét chiều cao sxói là h x = 2m. Diện tích bề mặt thân cọc ở lớp đất 1: A s1 = 4.0,45.(2,2-2) =0,36m 2 . Diện tích bề mặt thân cọc ở lớp đát 3 : A s3 = 4.0,45.4,3 =7,74 m 2 Lập bảng: Tên lớp Chiều dày (m) Chu vi cọc (m) Cường độ kháng cắt (kN/m 2 ) Hệ số Ma sát bề mặt Tổng ma sát bề mặt L i U S u α q s q s .A s 1 2,2 1,8 23,4 1,0 23,4 8,424 3 4,3 1,8 30,8 0,942 29,014 224,57 Tổng cộng ma sát bề mặt Q s 232,994 * Đối với đất cát và bùn không dẻo : q s =0,0019. N Trong đó : q s : ma sát đơn vị bề mặt cho cọc đóng (MPa). N : số đếm búa SPT trung bình (chưa hiệu chỉnh) dọc theo thân cọc ( Búa/300mm) Diện tích bề mặt cọc ở lớp 2 : A s2 = 4.0,45.9 = 16,2 m 2 . Diện tích bề mặt cọc ở lớp 4 : A s4 = 4.0,45.14,5 = 26,1 m 2 . 9 Đồ án Nền và Móng GV HD:Nguyễn Văn Bắc Lập bảng: Tên lớp Độ sâu (m) Chỉ số SPT Chiều dày (m) Chu vi cọc (m) Số SPT trung bình Ma sát bề mặt Tổng ma sát bề mặt z N Li U N q s q s .A s 2 11,2 17 9,0 1,8 5,67 0,0108 0,175 4 37,0 222 21,5 1,8 22,2 0,0422 1,101 Tổng cộng ma sát bề mặt Q s 1,276 b. Sức kháng mũi cọc: Q p = q p .A p Trong đó : A p : diện tich mũi cọc (mm 2 ). q p :sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa) * Đối với đất dính : q p = 9.S u S u :cường độ kháng cắt không thoát nước của sét gần chân cọc (MPa). Lập Bảng: Tên lớp Diện tích mũi cọc (m2) Cường độ kháng cắt(kN/m2) Sức kháng đơn vị mũi cọc Tổng sức kháng mũi cọc A p S u q p q p .A p 3 0,2025 30,8 277,2 56,133 10 [...]... cấu móng được xác định theo móng tương đương, theo sơ đồ hình vẽ: Ta co Db = 14,5m = 14500 mm Móng tương đương nằm trong lớp đất 4 và cách 2D b đỉnh lớp một khoảng 3 = 2.14500 = 9666, 67 mm 3 Trong đó : ρ : Độ lún của nhóm cọc (mm) q : Áp lực móng tĩnh tác dụng tại 2Db/3 cho tại móng tương đương Áp lực này bằng với tải trọng tác dụng tại đỉnh của nhóm cọc được chia bởi diện tích móng 18 Đồ án Nền và Móng. .. đầu cọc: 2 Kiểm toán sức kháng dọc truc nhóm cọc: Vc ≤ QR = ϕ R Qg = ϕg1 Qg1 + ϕ g 2 Qg2 Trong đó : 14 Đồ án Nền và Móng Bắc GV HD:Nguyễn Văn Vc : tổng lực gây nén nhóm cọc đã nhân hệ số, Vc = 17528,015 kN QR :Sức kháng đỡ dọc trục tính toán của nhóm cọc ϕ R : các hệ số sức kháng đỡ của nhóm cọc ϕg1 , ϕ g 2 : Hệ số sức kháng đỡ của nhóm cọc trong đất dính, đất rời Qg1, Qg2 : Sức kháng đỡ dọc trục danh... chiều dài L d = 10,2 (m) Ta đi tính toán và bố trí cho từng đốt cọc a) Tính momen theo sơ đồ cẩu cọc và treo cọc: *Momen lớn nhất dung để bố trí cốt thép: M tt = max( M max(1) ; M max(2) ) Trong đó : Mmax(1) : Mô men trong cọc theo sơ đồ cẩu cọc Mmax(2) : Mô men trong cọc theo sơ đồ treo cọc a.1)Tính mô men lớn nhất trong cọc theo sơ đồ cẩu cọc 23 Đồ án Nền và Móng Bắc GV HD:Nguyễn Văn Các móc cẩu...  6 − 2.5  ●Xác định Q1: 15 Đồ án Nền và Móng Bắc GV HD:Nguyễn Văn Tổng sức kháng của cọc đơn trong đất dính : Qs = Qs1 + Qs3 = 8,424 + 224,57 = 232,994 kN Vậy Q1 = n.Qs η = 28.232,994.0,67 = 4370,97 kN ● Xác định Q2: Tính với lớp đất 1 và 3 sức kháng đỡ của phá hoại khối được xác định bằng công thức: Q2 = (2 X + 2Y ).Z Su + X Y N c Su Tác động của nhóm cọc như một móng khối Trong đó : X : Chiều... Với φ2 = 0,45 Vậy sức kháng dọc trục của nhóm cọc : QR = 0,7 3208,608 + 0,45.37684,53 = 19204,06 kN ≥ V c =17528,015 kN => Đạt yêu cầu ♦ KIỂM TOÁN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG: 1 Xác định độ lún ổn định: a.Công thức xác định: 17 Đồ án Nền và Móng Bắc GV HD:Nguyễn Văn ●Lún của móng cọc trong đất rời : Sử dụng SPT : Trong đó : ρ= 30.q.I B N corr I = 1 − 0,125 D' N ≥ 0,5 và q = 0 S B  1,92  N corr... CỌC VÀ BỐ TRÍ CỌC TRONG MÓNG: 1.Tính số lượng cọc: Số lượng cọc sơ bộ được tính theo công thức sau: nc = N tt 15409,19 = = 8,97 ≤ 70 Ptt 1716,96 Chọn số cọc thiết kế là nc = 28 cọc Trong đó: nc : số cọc trong móng Ntt : lực thẳng đứng ở trạng thái cường độ Ptt : Sức kháng tính toán của cọc đơn 2 Bố trí cọc trong móng: a Bố trí cọc trong móng - Các cọc được bố trí theo hình lưới ô vuông trên mặt bằng và. .. biểu đồ mô men như sau : 6 2,04 10,32 2,04 10,32 12.4 Ta có mặt cắt có giá trị mô men lớn nhất là : M max( 1) = ql d (l d − 4.a) 4, 96.10(10 − 4.2, 2) = = 7, 44 ( kN.m ) 8 8 a.2) Tính mô men lớn nhất trong cọc theo sơ đồ treo cọc Móc được đặt cách đầu cọc một đoạn b = 0.294 × L d = 0.294 × 10,8 = 3,18 ( m ) Dưới tác dụng của trọng lượng bản thân ta có biểu đồ mô men như sau : 24 Đồ án Nền và Móng Bắc... môn học Kết cấu bê tông) 25 Đồ án Nền và Móng Bắc GV HD:Nguyễn Văn 0,85f'c A's.f'y As2.fy As1.fy - Tính toán mặt cắt bê tông cốt thép chịu uốn khi cẩu hoặc treo, chỉ tính toán cốt thép chịu kéo, các cốt thép bố trí còn lại coi như cốt thép cấu tạo do đó tính như đối với mặt cắt chữ nhật đặt cốt thép đơn ( ở đây cạnh mặt cắt hình vuông cạnh d = 450mm) M 25, 08 tt - Momen kháng uốn danh định cần thiết... 0,18 (N/mm2) 11 Đồ án Nền và Móng Bắc GV HD:Nguyễn Văn Số SPT tại lớp 4 gần mũi cọc: N = 21 ; D =450mm; Ap= 202500 mm2; Db = 14,5m = 14500 mm 1,92   21 = 16,6 (Búa/300mm) => N corr =  0, 77.log10 0,18    => q p = 0, 038.16, 6.14500 = 20, 33 (N/mm2) 450 ql = 0,4.16,6 =6,64 (N/mm2) => qp > ql => chọn qp = 6,64 (N/mm2) => Qp = 6,64.202500 = 1344600 (N) = 1344,6 (kN) 3.Sức kháng tính toán của cọc đơn:... cầu + đường kính cọc: Ltđ =6.1,2 + 0,45 = 7,65 m 2 Diện tích móng tương đương là S = Btđ Ltđ= 4,05.7,65 = 30,9825 m 12094, 71 2 2 Do đó q = 30,9825 = 390,372(kN / m ) = 0,390( N / mm ) ▪ Tính Ncorr: 19 Đồ án Nền và Móng Bắc GV HD:Nguyễn Văn - Xác định N: N được lấy bằng giá trị trung bình của số đếm SPT của lớp đất được giới hạn từ đáy móng tương đương tới độ sâu một khoảng B = 4,05 m Ta có : Cao . (m2) Cường độ kháng cắt(kN/m2) Sức kháng đơn vị mũi cọc Tổng sức kháng mũi cọc A p S u q p q p .A p 3 0,2025 30,8 277,2 56,133 10 Đồ án Nền và Móng GV HD:Nguyễn Văn Bắc Tổng cộng sức kháng mũi cọc. tích bề mặt thân cọc (mm 2 ) . q p : sức kháng đơn vị mũi cọc (kN/m 2 ). q s : sức kháng đơn vị thân cọc (kN/m 2 ). a. Sức kháng ma sát: 8 Đồ án Nền và Móng GV HD:Nguyễn Văn Bắc Q s = q s .A s *. m. ● Bề dày bệ móng : H b = 2 m.(Thỏa mãn từ 1,5-3m) ● Cao độ đáy bệ :cao độ đỉnh bệ - bề dày bệ móng = 3,1 - 2 = 1,1 m. 2. Kích thước và cao độ của bệ cọc : 3 Đồ án Nền và Móng GV HD:Nguyễn