bài tập lớn nền móng

THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN MÓNG Bộ môn Địa Kỹ Thuật PHẠM TRUNG OÁNH Trang 1 Cầu Hầm _ K50 2@175=350 450 50 450 2@175=350 50 50 50 As1.fy As2.fy 0,85f'c A's.f'y THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN MÓNG Bộ môn Địa Kỹ Thuật 2 THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN MÓNG Bộ môn Địa Kỹ Thuật THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN MÓNG GVHD : ……………………. Sinh viên : Phạm Trung Oánh Lớp : Cầu Hầm - K50 Mã sv : 0919247 Đề bài : 7-6-2 A-YÊU CẦU CHUNG 1. Thuyết minh Lựa chọn loại cọc, cấu tạo và kiểm toán móng cọc về cường độ và lún (khổ A4). 2. Bản vẽ Bố trí chung, cốt thép cọc và mối nối cọc (khổ A3). HÌNH CHIẾU TRỤ CẦU PHẠM TRUNG OÁNH Trang 3 Cầu Hầm _ K50 THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN MÓNG Bộ môn Địa Kỹ Thuật Hình chiếu dọc trụ cầu Hình chiếu ngang trụ cầu b=? 450 H ttr = ? 80 60 Hb = ? 800 MNTT Cao ®é ®Ønh trô H tt H ttr = ? 150 25 a = ? Hb = ? a = ? MNTN b=? 170 60 80 120 25 25 Hình: 1 Mô hình chung kết cấu trụ cầu (đơn vị: cm) 4 THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN MÓNG Bộ môn Địa Kỹ Thuật B- SỐ LIỆU THIẾT KẾ 1. Tải trọng Tải trọng Đơn vị Giá trị N – Tĩnh tải thẳng đứng KN 5800 N – Hoạt tải thẳng đứng KN 4000 H - Hoạt tải nằm ngang KN 110 M - Hoạt tải mô men KN.m 700 Tổ hợp tải trọng Ngang cầu 2. Điều kiện thủy văn và chiều dài nhịp. Tên gọi Đơn vị Số liệu MNCN m 7,10 MNTN m 2,70 MNTT m 4,40 Chiều cao thông thuyền m 3,50 Cao độ mặt đất tự nhiên m 0.00 Cao độ mặt đất sau xói lở m -1,90 Chiều dài nhịp tính toán m 32,40 3. Điều kiện địa chất TT Chỉ tiêu Đơn vị Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3 TT Chỉ tiêu Đơn vị Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3 1 W % 21,5 28,9 15,8 11 I L - 0,14 0,56 <0 2 w γ kN/m 3 19,3 17,8 21,4 12 ϕ độ 18̊51’ 8̊38’ 23̊47’ 3 d γ kN/m 3 15,9 13,8 18,5 13 c kN/m 2 44,2 14,7 43,6 4 s γ kN/m 3 27,0 26,9 27,0 14 UU ϕ độ 0̊00’ 0̊00’ 0̊00’ 5 e 0 - 0,698 0,94 9 0,45 9 15 UU c kN/m 2 48,9 21,3 49,7 6 n % 41,1 48,7 31,5 16 C c - 0,22 0,25 0,16 7 S r % 93,2 98,9 100 17 C r - 0,028 0,027 0,024 8 W L % 35,8 34,0 28,1 18 σ kN/m 2 356,0 187,0 424,0 9 W P % 19,1 22,3 16,0 19 50 ε - 0,03 0,03 0,03 10 I P % 16,7 11,7 12,1 PHẦN I : BÁO CÁO KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH PHẠM TRUNG OÁNH Trang 5 Cầu Hầm _ K50 THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN MÓNG Bộ môn Địa Kỹ Thuật CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC LỚP ĐẤT 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 = 9,81kN/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) n : Độ rỗng e : Hệ số rỗng S r : Độ bão c : Lực dính đơn vị (kN/m 2 )  : Tỷ trọng của đất (độ)  : Tỷ trọng của đất Theo số liệu khảo sát địa chất công trình và các kết quả thí nghiệm, ta có các lớp đất với đặc điểm như sau: 1. Lớp số 1: Lớp đất sét màu xám vàng, nâu đỏ; lớp này có bề dày 2,5 m; cao độ mặt lớp là 0,00 m; cao độ đáy là -2,5 m. Lớp đất có độ ẩm W = 21,5%; độ bão hòa Sr = 93,2. Lớp đất ở trạng thái nửa cứng có độ sệt I L = 0,14. 2. Lớp số 2: Lớp đất sét pha màu xám, trạng thái dẻo mềm; chiều dày 16,8 m; cao độ mặt lớp là -2,50m; cao độ đáy là -19,30 m. Lớp đất có độ ẩm W = 28.9%, độ bão hòa Sr = 98,9. Lớp đất ở trạng thái mềm có độ sệt I L = 0,56. 3. Lớp số 3: Lớp đất sét pha, màu xám vàng, nâu đỏ, chiều dày 14,7 m; cao độ mặt lớp là -19,30 m, cao độ đáy lớp là -34,00 m. Lớp đất có độ ẩm W = 15,8%; độ bão hòa S r = 100. Lớp đất ở trạng thái cứng có độ sệt I L <0. ⇒ Nhận xét: 1- Điều kiện địa chất công trình trong phạm vi khảo sát tương đối phức tạp , có 3 lớp đất, các lớp đất có tính chất cơ lý rất khác nhau. 2-Lớp đất số 1 là lớp đất dễ bị xói khi xây dựng trụ cầu tại đây. 3-Lớp đất số 3 có chỉ số SPT tương đối lớn và chỉ số độ sệt I l < 0 nên đặt mũi cọc tại lớp này. ⇒ Kiến nghị: 1- Với đặc điểm địa chất công trình tại đây, nên sử dụng giải pháp móng cọc đường kính nhỏ bằng BTCT cho công trình cầu và lấy lớp đất số 3 làm tầng dựa đầu cọc. 2- Nên để cho cọc ngập vào trong lớp đất số 3 để tận dụng khả năng ma sát của cọc. 6 THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN MÓNG Bộ môn Địa Kỹ Thuật PHẦN II : THIẾT KẾ KỸ THUẬT I. LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC CÔNG TRÌNH VÀ BỐ TRÍ CỌC TRONG MÓNG 1. Lựa chọn các cao độ và các kích thước a a SƠ ĐỒ BỐ TRÍ CHUNG TRỤ CẦU 1.1. Cao độ đỉnh trụ (CĐĐT): Vị trí xây dựng trụ cầu ở xa bờ và phải đảm bảo thông thuyền và sự thay đổi mực nước giữa MNCN và MNTN là tương đối cao. Xét cả điều kiện mỹ quan trên sông, ta chọn các giá trị cao độ như sau: Cao độ đỉnh trụ chọn như sau: 1( ) max 0,30( ). tt MNCN m m MNTT H +   −   +   Trong đó: + MNCN: Mực nước cao nhất, MNCN = 7,10 (m). + MNTT: Mực nước thông thuyền, MNTT = 4,40 (m). + tt H : Chiều cao thông thuyền, tt H = 3,50 (m). Ta có : max(7,10 + 1; 4,40 + 3,50) – 0,30 = max(8,10; 7,90) – 0,30 = 7,80 (m). => Cao độ đỉnh trụ: CĐĐT = + 7,80 (m). 1.2. Cao độ mặt bệ(CĐMB): Vị trí xây dựng trụ cầu nằm ở khu vực sông có thông thuyền. Sự thay đổi cao độ giữa MNCN và MNTN là tương đối lớn .Để tạo mỹ quan sông , ta chọn cao độ đỉnh bệ thấp theo điều kiện sau : CĐMB ≤ MNTN – 0,50(m) = 2,70 – 0,50 = 2,20 (m). Trong đó : CĐMB : Cao độ mặt bệ MNTN : Mực nước thấp nhất => Vậy ta chọn: CĐMB = +2,00 (m). 1.3. Cao độ đáy bệ(CĐĐB): Ta chọn bệ có chiều dày là : H b = 2,00 (m). Do đó đáy bệ có cao độ là : CĐĐB = CĐMB - H b. Trong đó : PHẠM TRUNG OÁNH Trang 7 Cầu Hầm _ K50 THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN MÓNG Bộ môn Địa Kỹ Thuật CĐĐB : Cao độ đáy bệ CĐMB : Cao độ mặt bệ H b : Chiều dày bệ móng ⇒ CĐĐB = 2,20 – 2,00 = 0,00 (m). => Vậy đáy bệ có cao độ là : CĐĐB = 0,00 (m). 1.4. Chọn kích thước và cao độ mũi cọc(CĐMC): Theo tính chất của công trình là cầu có tải trọng truyền xuống móng là tương đối lớn, địa chất có lớp đất chịu lực nằm cách mặt đất khá sâu(lớp đất 3 có cao độ mặt lớp là -19,30 m) và không phải là tầng đá gốc, nên ta chọn giải pháp móng là móng cọc ma sát BTCT. Chọn cọc bê tông cốt thép đúc sẵn, cọc có kích thước là 0,45.0,45 (m 2 ). Cọc được ngàm vào trong lớp đất thứ 3 là lớp đất sét pha ở trạng thái cứng và phải đảm bảo các điều kiện theo quy định(mũi cọc phải được ngàm vào lớp chịu lực tối thiểu là 5d = 2,25 (m)).Ta chọn cao độ đặt mũi cọc là : CĐMC = - 31,00 (m). Như vậy cọc được ngàm vào lớp đất 3 với độ sâu là 11,70 (m). 1.4.1. Xác định chiều dài cọc: Chiều dài cọc được xác định : L c = CĐĐB – CĐMC = 0,00 – ( - 31,00) = 31,00 (m). Vậy cọc được thiết kế có chiều dài là 31,00 (m). Trong đó : CĐĐB = 0,00 (m) : Cao độ đáy bệ CĐMC = -31,00 (m) : Cao độ mũi cọc 1.4.2. Kiểm tra kích thước cọc: Kích thước cọc phải thoả mãn yêu cầu về độ mảnh theo quy định : ≤ ≤ 30 70 c L d ⇒ < = = < 31 00 30 68 89 70 0 45 0 45 , , , , c L ⇒ Vậy kích thước cọc đã chọn thỏa mãn yêu cầu về độ mảnh. Cọc được ngàm vào bệ 1,00 (m). ⇒ Tổng chiều dài đúc cọc là : L = L c + 1,00 = 31,00 + 1,00 = 32,00 (m). Cọc được tổ hợp từ 3 đốt cọc với tổng chiều dài đúc cọc là : L = 32,00 (m) = 11,00 (m) + 11,00 (m) + 10,00 (m). Như vậy đốt thân có chiều dài là 11 m và đốt mũi có chiều dài là 10 m. Các đốt cọc sẽ được nối với nhau bằng hàn trong quá trình thi công đóng cọc. 1.5. Chiều dày mũ trụ(CDMT): Chiều dày mũ trụ là: CDMT = 0,80 + 0,06 = 1,40 (m). 8 THIT K MễN HC NN MểNG B mụn a K Thut 2. Lp t hp ti trng ti nh b ng vi MNTN S liu cho nh sau : N tt = 5800(kN) : Lc thng ng theo TTGHSD do tnh ti tỏc dng ti nh tr. N ht = 4000(kN) : Lc thng ng theo TTGHSD do hot ti tỏc dng ti nh tr. H ht = 110(kN) : Lc ngang theo TTGHSD do hot ti tỏc dng theo phng ngang cu. M ht = 700(kN.m) : Mụmen theo TTGHSD do hot ti tỏc dng theo phng ngang cu. bt = 24,50(kN/m 3 ) : Trng lng riờng ca bờ tụng. n = 9,81(kN/m 3 ) : Trng lng riờng ca nc n h = 1,75 : H s ti trng do hot ti. n t = 1,25 : H s ti trng do tnh ti. 2.1.Tớnh toỏn th tớch tr: MNTN MNCN Cao độ đỉnh trụ H tt V 1 V 2 V 3 V 3 V 2 V 1 Cao độ đáy dầm MNTT 30 Hỡnh chiu tr cu 2.1.1. Chiu cao ca tr H c (m ): H c = CT CDMT CMB Trong ú : CT = 7,80 (m) : Cao nh tr. CDMT = 1,40 (m) : Chiu dy m tr. CMB = 2,00 (m) : Cao mt b. H c = 7,8 1,40 2,00 = 4,40 (m). 2.1.2. Din tớch tit din ngang tr: PHM TRUNG ONH Trang 9 Cu Hm _ K50 THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN MÓNG Bộ môn Địa Kỹ Thuật ( ) π   = + − =  ÷   2 2 1 20 4 50 1 20 1 20 5 091 4 . , , , . , , ( ). tr S m 2.1.3. Thể tích toàn phần của trụ( không kể bệ cọc ): Thể tích toàn phần của trụ được xác định như sau : V = V 1 + V 2 + V 3 Trong đó : = = 3 1 1 70 8 00 0 80 10 88, . , . , , ( ).V m ( ) = + = 3 2 1 5 00 8 00 0 60 1 70 6 63 2 , , . , . , , ( ).V m = = = 3 3 4 40 5 091 22 40. , . , , ( ). tr c V S H m ⇒ V = 10,88 + 6,63 + 22,40 = 39,91 (m 3 ). 2.1.4. Thể tích phần trụ ngập nước( không kể bệ cọc ): = − 3 §MB)=5,091.(2,70-2,00)=3,56(m.( ). nn tr V S MNTN C 2.2. Lập tổ hợp tải trọng ở TTGHCĐI theo phương ngang cầu tại đỉnh bệ: ( có xét đến lực đẩy của nước) 2.2.1. Tải trọng thẳng đứng ở TTGHCĐI theo phương ngang cầu tại đỉnh bệ: ( ) γ γ = + + − 1 . . . . C N n N n N V V n nn t tt h ht bt ® ( ) = + + − 1 1 75 4000 1 25 5800 24 5 39 91 9 81 3 56, . , . , . , , . , C N ® = 1 15437 32, ( ). C N kN ® 2.2.2. Tải trọng ngang ở TTGHCĐI theo phương ngang cầu tại đỉnh bệ: = = = 1 1 75 110 192 50. , . , ( ). C H n H kN h ht ® 2.2.3. Mômen ở TTGHCĐI theo phương ngang cầu tại đỉnh bệ: ( ) = + 1 §§T-C§MB. . . C M n M n H C h ht h ht ® ( ) = + − 1 1 75 700 1 75 110 7 80 2 00, . , . . , , C M ® = 1 2341 5, ( . ). C M kN m ® Trong đó : CĐĐT = 7,80 (m) : Cao độ đỉnh trụ. CĐMB = 2,00 (m) : Cao độ mặt bệ. 2.3. Lập tổ hợp tải trọng ở TTGHSD theo phương ngang cầu tại đỉnh bệ: 2.3.1. Tải trọng thẳng đứng ở TTGHSD theo phương ngang cầu tại đỉnh bệ: 10 [...]... = 90578( N ) = 90,58(kN ) Vậy sức chịu tải của cọc theo đất nền là : Qr = 0,56.1472,37 + 0,56.90,58 = 875, 25( kN ) Sức chịu tải thiết kế của cọc là : 16 Qtt = min { 3831, 07;875, 25} = 875, 25(kN ) THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN MÓNG Thuật Bộ môn Địa Kỹ 4 Xác định số lượng cọc và bố trí cọc trong móng 4.1 Xác định số lượng cọc: Số lượng cọc trong móng được xác định theo điều kiện sau : n yc ≥ N1C® 15437,32... tại đáy móng( MPa) Su = 0.0348(MPa) ⇒ Qg 2 = ( 2.4050 + 2.7650 ) 29100.0,0348 + 4050.7650.8,29.0,0348 = 32634915 ( N ) = 32634,92 ( kN ) 22 THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN MÓNG Thuật Bộ môn Địa Kỹ ⇒ Qg = min { Qg1 ; Qg 2 } = min { 0,67.43762,60;32634,92} = 29320,94 ( kN ) Vậy ta có : QR = ϕ g Qg = 0,65.29320,94 = 19058,61 ( kN ) Kiểm toán : QR = 19058,61( kN ) > VC = 17008,36 ( kN ) ⇒ §¹T III KIỂM TOÁN MÓNG THEO... nhóm cọc ,tải trọng được giả định tác động lên móng tương đương đặt tại 2/3 độ sâu chôn cọc vào lớp đất chịu lực ( 2D b/3 ) Tải trọng phân bố theo đường 2:1 theo móng tương đương như hình vẽ Từ điều kiện địa chất đề ra ta có nhóm cọc đặt trong nền đăt dính có 2 Db Db = ( -1,90 ) - ( -31,00 ) = 29,10 (m) ⇒ 3 = 19,40 (m) Ta đi tính lún cho các lớp đất từ đấy móng tương đương trở xuống 1.1 Xác định ứng suất... tính lún trở xuống coi như không lún nữa 1.4 Độ lún tổng cộng của nền dưới móng cọc: ' σ' So sánh các giá trị σ 0i và p ,i Độ lún của lớp đất được xác định bằng công thức sau : '  Hc   σp σ 'f   Sc =    Ccr log ' + Cc log ' ÷ σ0 σ p ÷ σ 0' < σ 'p ⇒  ( 1 + e0 )       Nếu Đất quá cố kết : 24 THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN MÓNG Thuật Nếu Nếu ' σ 0' = σ p ⇒ Bộ môn Địa Kỹ Đất cố kết bình thường... mặt cắt có giá trị mô men lớn nhất là : M max( 1) = 15 ( kN.m ) 1.1.2 Tính mô men lớn nhất trong cọc theo sơ đồ treo cọc: 1.1.2.1 Tính cho đốt có Ld = 10(m): Móc được đặt cách đầu cọc một đoạn b = 0,294.L d = 0,294.10 = 2,94 ( m ) Dưới tác dụng của trọng lượng bản thân ta có biểu đồ mô men như sau : 7.08 m 21,44 21.00 PHẠM TRUNG OÁNH K50 Trang 27 Cầu Hầm _ THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN MÓNG Thuật Bộ môn Địa Kỹ... có giá trị mô men lớn nhất là : M max( 2 ) = 21, 44 ( kN.m ) Vậy mô men lớn nhất dùng để bố trí cốt thép là : ( ) M tt = max M max( 1) ; M max ( 2 ) = max ( 12, 4; 21, 44 ) = 21, 44 ( kN m ) 1.1.2.2 Tính cho đốt có Ld = 11(m): Móc được đặt cách đầu cọc một đoạn b = 0,294.L d = 0,294.11 = 3,234 ( m ) Ta có mặt cắt có giá trị mô men lớn nhất là : M max( 2 ) = 25,94 ( kN.m ) Vậy mô men lớn nhất dùng để... Tải trọng thẳng đứng kN 17008,36 11851,08 Tải trọng ngang kN 192,5 110 kN.m 2726,5 1558 Mômen II KIỂM TOÁN MÓNG THEO TTGHCĐ I 1 Xác định nội lực tác dụng lên từng cọc Nội lực tác dụng lên đầu cọc được tính toán bằng phần mềm PB-pier : PHẠM TRUNG OÁNH K50 Trang 19 Cầu Hầm _ THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN MÓNG Thuật Bộ môn Địa Kỹ ********************************************** ***** Final Maximums for all load cases...    = 14,7 424,0 (243,144 + 69,843)   0,024.log + 0,16 log  = −0,154( m) (1 + 0,459)  243,144 424,0  Vậy độ lún của móng là : Sc = 0 khi đế móng đưa lên một đoạn là 15,4 mm 2 Kiểm toán chuyển vị ngang của đỉnh cọc Sử dụng phần mềm tính toán nền móng FB-PIER ta tính được chuyển vị theo các phương dọc cầu (X), phương ngang cầu (Y), phương thẳng đứng (Z), tại vị trí đầu mỗi cọc như sau : *** Maximum... displacements *** Max displacement in axial Max displacement in x PHẠM TRUNG OÁNH K50 0.2337E-02 M 0.3402E-03 M Trang 25 1 1 0 0 13 14 Cầu Hầm _ THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN MÓNG Thuật Max displacement in y Bộ môn Địa Kỹ 0.4751E-04 M 1 0 25 Kết luận :Chuyển vị ngang lớn nhất tại đỉnh cọc là : ∆ = max ( ∆x; ∆y ) = max ( 0,3402E − 03;0,4751E − 04 ) = 0,3402E − 03 ( m ) = 0,3402 ( mm ) Vậy ta có : ∆ = 0,3402 ( mm ) < 38... trên cả chiều dài đoạn cọc q1 = γ bt A = 24,5.0, 452 = 4,96 ( kN / m ) Dưới tác dụng của trọng lượng bản thân ta có biểu đồ mô men như sau : 26 THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN MÓNG Thuật 9,92 Bộ môn Địa Kỹ 9,92 12,4 Ta có mặt cắt có giá trị mô men lớn 1.1.1.2 Tính cho đốt có Ld = 11(m): nhất là : M max( 1) = 12, 4 ( kN.m ) Các móc cẩu đặt cách đầu cọc một đoạn : 0, 2.Ld = 0, 2.11 = 2, 2 ( m ) ⇒ Ta chọn là 2,2 . Thuật 2 THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN MÓNG Bộ môn Địa Kỹ Thuật THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN MÓNG GVHD : ……………………. Sinh viên : Phạm Trung Oánh Lớp : Cầu Hầm - K50 Mã sv : 0919247 Đề bài : 7-6-2 A-YÊU CẦU CHUNG . MÔN HỌC NỀN MÓNG Bộ môn Địa Kỹ Thuật PHẠM TRUNG OÁNH Trang 1 Cầu Hầm _ K50 2@175=350 450 50 450 2@175=350 50 50 50 As1.fy As2.fy 0,85f'c A's.f'y THIẾT KẾ MÔN HỌC NỀN MÓNG Bộ môn. xuống móng là tương đối lớn, địa chất có lớp đất chịu lực nằm cách mặt đất khá sâu(lớp đất 3 có cao độ mặt lớp là -19,30 m) và không phải là tầng đá gốc, nên ta chọn giải pháp móng là móng cọc