Đồ Án Nền Móng Công Trình Cầu Đường

Đồ án Nền Móng Công Trình Cầu Đường GVHD: Msc Nguyễn Văn Liêm ĐỒ ÁN NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH CẦU ĐƯỜNG Số liệu tính toán: Số liệu địa chất: Bảng 1 : Bề dày các lớp trong cột địa tầng Bề dày(m) Loại địa chất công trình 5 OH 1.5 CH 8.5 ML 25 CL 10 S-CL 5.0 S 3.0 Bảng 2: Chỉ tiêu cơ lí đất Tên chỉ tiêu Loại đất OH CH ML CL S-CL S Trọng lượng riêng,γ,g/cm 3 - 1.82 1.73 1.65 1.92 1.95 Tỷ trọng,∆ - 2.69 2.68 2.67 2.65 2.66 Độ ẩm,W,% - 39 61 58 18 25 Giới hạn chảy,W c ,% - 50 38 55 - - Giới hạn dẻo,W d ,% - 30 24 33 - - Góc ma sát trong,ф o - 15 8 6 20 30 Lực dính, C,kg/cm 2 - 0.35 0.08 0.10 0.01 - Hệ số nén lún,a 1-2 ,cm 2 /kg - 0.12 0.062 0.098 0.15 0.18 Modul biến dạng,E o, kg/cm 2 - 85 35 20 140 400 Đất đắp có tc γ = 1.8 g/cm 3 và ϕ = 35 0 Mực nước ngầm cách mặt đất tự nhiên là 0.5 m Sinh Viên Thực Hiện : Bùi Phương Nam MSSV : 1076847 Lớp : Cầu Đường 2 K33 Đồ án Nền Móng Công Trình Cầu Đường GVHD: Msc Nguyễn Văn Liêm Cao trình đỉnh móng mố là + 1.8m Cao trình đáy móng mố là - 0.2m Số liệu về cọc - Sử dụng cọc có tiết diện 35x35cm, chiều dài chịu lực là 40m Kích thước bệ cọc: 12 x 6 x 2 m - Theo phương dọc cầu ( phương X ) 6 m - Theo phương ngang cầu ( phương Y ) 12 m - Chiều cao bệ móng : 2 m - Nội lực tại mặt cắt đáy bệ móng mố TTGH ∑ V (kN) Theo phương dọc cầu X Theo phương ngang cầu Y ∑ My (kN.m) ∑ Hx (kN) ∑ Mx (kN.m) ∑ Hy (kN) Cường độ I 17628 -8979.82 3813.7 0 0 Cường độ II 15172 -7141.38 3376.6 705.1 130.48 Cường độ III 17030 -8541.50 3713.8 240.3 40.89 Sử dụng 13213 -7216.46 2814.6 304.2 52.71 a/. Tính sức chịu tải của đất nền: R tc = m [ (Ab + BD f ) 1 γ + Dc ] Với m = 1 ( đất sét ) ; c = 0.35 kg/cm 2 = 3.5 T/m 2 b = 12 m ; 1 γ = 1.82 g/cm 3 => đn γ =0.82 T/m 3 ; D f = 2m Với ϕ = 15 tra bảng ta được A = 0.33 ; B = 2.3 ; D = 4.85 Vậy R tc =1x[(0.33x12x0.82+2.3x0.5x1.8+2.3x1x0.8+2.3x0.5x0.82+4.85x3.5]=25.07T Ta thấy R tc < 1321.3 T => Thiết kế phương án móng cọc b/. Kiểm tra độ sâu chôn bệ : Tổ hợp tính toán : Cường độ I ; ∑ Hx = 3813.7 kN Sinh Viên Thực Hiện : Bùi Phương Nam MSSV : 1076847 Lớp : Cầu Đường 2 K33 Đồ án Nền Móng Công Trình Cầu Đường GVHD: Msc Nguyễn Văn Liêm D fmin = tan ( 45- 2 ϕ ) b H x γ ∑ 2 Với ϕ =25 ; 3 /1.18 mkN= γ ; b=12 D fmin = 10m => 0.7D fmin = 7m Ta có D f = 2m < 0.7D fmin => Tính toán theo móng cọc đài cao b/. Xác định sức chịu tải của cọc theo đất nền : u = 0.35x4 = 1.4m ; A p = 0.35x0.35 = 0.1225 m 2 Qa = p p s s FS Q FS Q + với FS s = 2 ; FS p = 3 - Xác định thành phần ma sát : Q s = u ∑ = n i isi xlf 1 ivosi Kcf ϕσ tan.'.+= + Lớp 1 : Ko = 1- sin 1 ϕ = 1 – sin15 0 =0.741 L 1 = 8m => 2 8 )102.18(5.0)102.18(1)1018(5.018' −+−+−+= xxx v σ =53.9 kN.m 3 7.4515tan9.53741.035 0 1 =+= xxf s kN/m 2 + Lớp 2 : Ko = 1- sin 2 ϕ = 1 – sin8 0 =0.861 L 2 =25m=> 2 25 )103.17(5.8)102.18(1)1018(5.018' xxxx v −+−+−+= σ = 177.95 kN.m 3 53.298tan95.177861.08 0 2 =+= xxf s kN/m 2 + Lớp 3: Ko = 1- sin 3 ϕ = 1 – sin 0 =0.895 L 3 =7m=> 2 7 5.6253.75.8)102.18(1)1018(5.018' xxxxx v ++−+−+= σ =291.95 kN.m 3 46.376tan95.291895.010 0 3 =+= xxf s kN/m 2 => Q s = 1.4 ( 45.7x8 + 29.53x25 + 37.46x7 ) =1912.5 kN - Xác định thành phần kháng mũi : Q p = A p q p Theo TCVN 205 :1998 Sinh Viên Thực Hiện : Bùi Phương Nam MSSV : 1076847 Lớp : Cầu Đường 2 K33 Đồ án Nền Móng Công Trình Cầu Đường GVHD: Msc Nguyễn Văn Liêm q p = cqvpp NcNNd ' ++ σγ γ với 813.6 716.1 264.0 6 0 = = = =>= c q N N N γ ϕ 7.31475.625)103.17(5.8)102.18(1)1018(5.018' =+−+−+−+= xxxxx vp σ kN/m 2 =>q p = 609.68 kN/m 2 => Q p = 0.1225x609.68 =74.69 kN Sức chịu tải cho phép Qa = 2 69.74 5.1 5.1912 + =1299.9 kN c/. Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu: Q vl = vlp RA φ Với thép CII tra bảng ta có R vl = 270000 kN/m 2 ; φ tra bảng theo độ mảnh = 0.68 phụ thuộc vào Lo và b => Q vl = 0.68 x 0.1225 x 270000 = 22491 kN => Sức chịu tải của cọc = min ( đất nền ; vật liệu ) = 1299.9 kN d/. Xác định số lượng cọc và bố trí cọc: Tổ hợp cường độ I: N = 17628 kN Số lượng cọc 99.18 9.1299 17628 4.1 === a c Q N N β Chọn 24 cọc , bố trí theo phương ngang cầu 6@2m hàng, mỗi hàng 4x1.6m cọc ( theo dọc cầu ), cự ly bố trí cọc theo phương dọc cầu là 1.6m e/. Tải trọng công trình tác dụng lên cọc, chuyển vị bệ cọc: Nội lực tính toán: Cường độ I → mkNM kNH kNN y x .82.8979 7.3813 17628 −= = = Sinh Viên Thực Hiện : Bùi Phương Nam MSSV : 1076847 Lớp : Cầu Đường 2 K33 Đồ án Nền Móng Công Trình Cầu Đường GVHD: Msc Nguyễn Văn Liêm Việc tính toán được tiến hành đối với 1 hàng cọc ( 6 cọc ) chịu tải theo phương dọc cầu. Trong tính toán hệ thống phẳng ta có: Số lượng cọc: N c = 4 cọc Lực đứng: P = 6 17628 = 2938 kN Lực ngang: H = 6 7.3813 = 635.62 kN Moment uốn: M = 6 82.8979− = -1496.64 kN.m Moment uốn được tính bằng cách chuyển dời lực ngang đến khoảng cách q, cánh tay đòn lực ngang tương ứng bằng: q = H M = 62.635 64.1496− = -2.36 m 1/. Xác định các đặc trưng hình học và chiều dài tính toán của cọc: - Diện tích tiết diện ngang cọc: F = 0.35x0.35= 0.1225 m 2 - Moment quán tính của tiết diện cọc: I = 12 35.035.0 3 x = 0.001251 m 4 - Chiều dài chịu nén tính toán của cọc: L N = L 1 = L = 40 m - Chiều dài chịu uốn của cọc: L M Với L o chiều dài tự do của cọc tính từ đáy bệ đến mặt đất: L o = 0 Ta có 2.n.d = 2x6x0.35 = 4.2 m Ta có L 1 > 2.n.d => L M = L 0 + n.d = 6x0.35= 2.1m 2/. Xác định các đặc trưng đàn hồi của cọc : M 1 = N IL F = 40001251.0 1225.0 x = 2.448 m -3 M 2 = 3 12 m L = 3 1.2 12 = 1.3 m -3 Sinh Viên Thực Hiện : Bùi Phương Nam MSSV : 1076847 Lớp : Cầu Đường 2 K33 Đồ án Nền Móng Công Trình Cầu Đường GVHD: Msc Nguyễn Văn Liêm M 3 = 2 6 m L = 2 1.2 6 = 1.36 m -3 M 4 = m L 4 = 1.9 m -3 3/. Xác định các phản lực đơn vị : r uu ’ = n c .m 2 = 4x1.3= 5.2 m -3 r uw ’ = n c .m 3 = 4x1.36= 5.44 m -3 r ww ’ = n c .m 4 + m 1 ∑ n i x 1 2 Với ∑ 2 i X = ( 1.6 + 2 6.1 ) 2 + ( 2 6.1 ) 2 + ( 1.6 + 2 6.1 ) 2 + ( 2 6.1 ) 2 = 12.8 r ww ’= 1.9x4 + 2.448x12.8 = 38.93 m -3 r vv ’ = n c .m 1 = 4x2.448= 9.79 m -3 4/. Xác định khoảng cách đến tâm đặc tính Tâm đàn hồi : C = ' ' uu uw R R = 1.05 m Điểm chuyển vị không : ' ' uw ww R R = θ = 7.16 m 5/. Xác định chuyển vị của đáy bệ : - Chuyển vị đứng : V’ = ' vv R P = 79.9 2938 = 300.1 kN/ m -3 - Góc xoay : W’ = )05.116.7(44.5 62.635)05.136.2( )( )( 3 − −− = − − cnm Hcq θ = -65.21 kN/ m -3 - Chuyển vị ngang: U’ = )05.116.7(2.5 62.635)16.736.2( )( )( 2 − −−− = − −− cnm Hq θ θ = 190.46 kN/ m -3 BẢNG TÍNH NỘI LỰC CÁC CỌC TRONG BỆ Cọc số Xn M1 M2 M3 M4 V' W' U' Nn Mb Mh Qn Nn.Xn 1 -2,4 2,448 1,3 1,36 1,9 300,1 -65,21 190,46 351,52 135,13 - 158,91 -843,65 Sinh Viên Thực Hiện : Bùi Phương Nam MSSV : 1076847 Lớp : Cầu Đường 2 K33 Đồ án Nền Móng Công Trình Cầu Đường GVHD: Msc Nguyễn Văn Liêm 197,08 2 -0,8 2,448 1,3 1,36 1,9 300,1 -65,21 190,46 606,94 135,13 - 197,08 158,91 -485,55 3 0,8 2,448 1,3 1,36 1,9 300,1 -65,21 190,46 862,35 135,13 - 197,08 158,91 689,88 4 2,4 2,448 1,3 1,36 1,9 300,1 -65,21 190,46 1117,77 135,13 - 197,08 158,91 2682,65 Tổng cộng 2938,58 540,52 - 788,32 635,64 2043,3 3 Kiểm toán bảng tính P - ∑ n N = 2938 – 2938.58 ≈ 0 H x - n.Q n = 635.62 – 635.64 ≈ 0 M y –n.M Bn + ∑ n nn XN 1 . = -1496.6–540.52+2043.33=6.17 ( trong giới hạn cho phép ) Xác định chuyển vị ngang bệ mố: Chuyển vị ngang của đỉnh mố: z = -6.6m ; E c = 28561x10 3 kN.m -2 U x = )'.'( 1 zwu EI + = 0.017m Chuyển vị ngang cho phép của đỉnh mố: U gh = 0.5 L với L Chiều dài nhịp ngắn gác lên mố ≥ 25cm , ở đây vì không có số liệu nên ta lấy L = 25cm => U gh = 0.25m => U x < U gh Đạt Kiểm tra tải trọng công trình tác dụng lên cọc: - Trọng lượng bản thân cọc: Q c = FnL cb γ = 132.06 kN Theo bảng tính nội lực cọc số 4 chịu tải đứng lớn nhất N n = 1117.77 kN - Tổng tải trọng đứng lớn nhất tác dụng lên cọc : N max = N n + Q c = 1249.83 kN Q a = 1299.9 kN => N max < Q a Đạt - Sức chịu tải ngang của cọc: Q ng = 3 1000 o ng L EI∆ β Sinh Viên Thực Hiện : Bùi Phương Nam MSSV : 1076847 Lớp : Cầu Đường 2 K33 Đồ án Nền Móng Công Trình Cầu Đường GVHD: Msc Nguyễn Văn Liêm Với 1= β ; 1=∆ ng ; E = 285610 kg.cm 2 ; I = 125052.05 cm 4 ; L o = 6d = (6x35)cm => Q ng = 38.57 kN Theo bảng tính nội lực tải trọng ngang tác dụng lên 1 cọc là Q n = 49.26 6 91.158 = kN Vậy Q n < Q ng Đạt 6/. Kiểm tra cường độ đất nền dưới mũi cọc: A qu = )2)(2( αα LtgBLtgA pp ++ Với A p = 12m ; B p = 4.8m = ++ = 40 )76()825()815( xxx tb φ 9.05 Góc mở α = 4 tb ϕ = 2 0 16’ Diện tích khối móng quy ước: F = 120.82 m 2 W qu = 4.1382 6 128.4 3 = x m 3 Chuyển hệ tải trọng về trọng tâm của móng khối quy ước a. Tính toán trọng lượng thể tích của móng khối quy ước . . . c c c tb qu tb qu n F L V γ γ γ = + V qu = 120.82 x 2 = 241.62m 3 : Thể tích móng khối quy ước. 3 25 / tb kN m γ = => 282.120 40.35.0.24 25 2 xV FLn qu tbccc tbqu +=+= γ γγ = 25.49 kN/m 2 - Trọng lượng thể tích trung bình của các lớp đất 40 65.172573.182.18 xxx tbd ++ = γ = 1.734 g/cm 3 => 34.71034.17 =−= dn γ kN/m 3 b. Chuyển hệ tải trọng về trọng tâm đáy móng khối quy ước - Tải trọng thẳng đứng tính toán: Sinh Viên Thực Hiện : Bùi Phương Nam MSSV : 1076847 Lớp : Cầu Đường 2 K33 Đồ án Nền Móng Công Trình Cầu Đường GVHD: Msc Nguyễn Văn Liêm V’ tt = V tt + n. qutb V. ' γ = 17628 + 1.1x16.42x120.82x2 = 21992.5 kN - Tải trọng ngang tính toán: H’ tt = H tt = 3813.7 kN - Momen tính toán theo phương dọc cầu: M’ tt = M tt + H’ tt .L M = 8979.82 + 3813.7x2.1 = 16988.59 kN.m Tính ứng suất dưới đáy móng khối quy ước - Ứng suất nén lớn nhất 32.194 4.1382 59.16988 82.120 5.21992 '' max =+=+= qu tt qu tt W yM F V σ kN/m 2 - Ứng suất nén nhỏ nhất 74.169 4.1382 59.16988 82.120 5.21992 '' min =−=−= qu tt qu tt W yM F V σ kN/m 2 Kiểm toán ứng suất dưới đáy móng R tc = m [ (Ab + BD f ) 1 γ + Dc ] Với m = 1 ( đất sét ) ; c = 0.1 kg/cm 2 = 1 T/m 2 b = 12 m ; tb γ = 1.642 g/cm 3 => đn γ =0.642 T/m 3 ; D f = 42m Với ϕ = 6 tra bảng ta được A = 0.1 ; B = 1.39 ; D = 3.71 Vậy R tc =( 0.1x12 + 1.39x42)0.642 + 1x3.71 = 41.96 T = 419.6 kN Ta có max σ = 194.32 kN < 1.2x491.6 = 503.52 kN => Đạt min σ = 169.74 > 0 => Đạt 7./ Xác định độ lún của móng cọc - Xác định tải trọng tính lún: N tc = 13213 kN - Tải trọng do trọng lượng bản thân của cọc: P cọc = n c c γ L c F c = 24x25x40x0.35x0.35 = 2940 kN Áp lực gây lún : qu coctc F PN + = ρ =133.7 kN Sinh Viên Thực Hiện : Bùi Phương Nam MSSV : 1076847 Lớp : Cầu Đường 2 K33 Đồ án Nền Móng Công Trình Cầu Đường GVHD: Msc Nguyễn Văn Liêm Chia vùng chịu nén ở dưới đáy móng quy ước thành các lớp đất nhỏ có chiều dày h i . Dựa vào quy phạm h < 0.4 b nên ta chọn h = 1m - Xác định trị số ứng suất nén phụ thêm zi σ ở các độ sâu khác nhau. Vì diện chịu tải là chữ nhật nên ta có zi σ = k o ρ Ta lập thành bảng tính sau : Lớp đất Zi (m) Zi/b a/b Ko σzi (kN/m2) σ bt zi (kN/m2) Eo(kN/m2) Si 0 0 2.5 1 133.7 314.7 CL 1 0.21 2.5 0.977 130.62 321.2 2000 0.0776 2 0.42 2.5 0.865 115.65 327.7 3 0.63 2.5 0.72 96.26 334.2 4 0.83 2.5 0.594 79.42 352.6 14000 0.0131 S-CL 5 1.04 2.5 0.489 65.38 361.8 Tổng cộng 0.0907 Ta có độ lún giới hạn S gh = 1.5 40 = 9.49 (cm) Ta có S < S gh Đạt f/. Tính toán kết cấu bệ cọc: 1/. Số liệu tính toán: -Bề rộng mặt cắt: b = 12m - Chiều cao làm việc của mặt cắt h o = 2 – 0.2 = 1.8m - Cường độ tính toán của thép: f y = 420 MPa - Cường độ tính toán của bê tong: f c ’ = 30 MPa - Modun đàn hồi của thép: E s = 200000 MPa - Trọng lượng riêng của bê tông: 5.24= c γ kN.m -3 - Modun đàn hồi của bê tong: E c = 28561 MPa Nội lực tại mặt cắt 4-4 Chiều dài chịu tải: L = 6 – (2.45+1.55)=2m Phản lực đầu cọc N 4 = 1117.77 kN ; d 4 = 2 – 0.6 = 1.4 m Moment tại mặt cắt : M u = 1117.77 x 1.4 = 1564.88 kN.m Sinh Viên Thực Hiện : Bùi Phương Nam MSSV : 1076847 Lớp : Cầu Đường 2 K33 [...]... Sinh Viên Thực Hiện : Bùi Phương Nam MSSV : 1076847 Lớp : Cầu Đường 2 K33 Đồ án Nền Móng Công Trình Cầu Đường GVHD: Msc Nguyễn Văn Liêm Sức kháng cắt của bê tông: Qc = 0.083x β f ' c.b.d v = 18724.56 kN Khả năng chịu cắt : Vu = 1117.77 < 0.5 x 0.9 x 18724.56 = 8426.05 kN => Thỏa Sinh Viên Thực Hiện : Bùi Phương Nam MSSV : 1076847 Lớp : Cầu Đường 2 K33 .. .Đồ án Nền Móng Công Trình Cầu Đường GVHD: Msc Nguyễn Văn Liêm Lực cắt tại mặt cắt: Qu = 1117.77 kN 2/ Chọn thép và bố trí thép: Hàm lượng tối thiểu: pmin > 0.03 f 'c = 0.002 fy Chọn hàm lượng thép p = 0.005 As = 0.005x12000x1800 = 108000 mm2 => Chọn φ 36mm Chọn khoảng cách các thanh thép là 100mm Số thanh: n = 12000 − 100 = 119 = As = 121127.25 mm2 100 3/ Kiểm tra khả năng chịu uốn của bệ móng: . Đồ án Nền Móng Công Trình Cầu Đường GVHD: Msc Nguyễn Văn Liêm ĐỒ ÁN NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH CẦU ĐƯỜNG Số liệu tính toán: Số liệu địa chất: Bảng 1 : Bề dày các. Bùi Phương Nam MSSV : 1076847 Lớp : Cầu Đường 2 K33 Đồ án Nền Móng Công Trình Cầu Đường GVHD: Msc Nguyễn Văn Liêm Cao trình đỉnh móng mố là + 1.8m Cao trình đáy móng mố là - 0.2m Số liệu về cọc -. 1076847 Lớp : Cầu Đường 2 K33 Đồ án Nền Móng Công Trình Cầu Đường GVHD: Msc Nguyễn Văn Liêm Việc tính toán được tiến hành đối với 1 hàng cọc ( 6 cọc ) chịu tải theo phương dọc cầu. Trong tính toán hệ