Đồ án tính toán móng trụ

+ Đáy đài cọc nằm dưới mặt đất tự nhiên 1mTên lớp Chiều dày Chiều đất phân lớp sâu m búa/30cm Mpa MPa N I.4.Tính sức kháng đơn vị của mũi cọc qp MPa + Đất cát: Tính theo Reese và Wrigh

Trang 1

TÍNH TOÁN MÓNG TRỤ

Do thời gian có hạn nên ta chỉ tính toán móng cho trụ chính

I TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC:

Địa chất công trình:

(T/m3)

γdn (T/m3) SPTTB

c (kG/cm2)

L2: Đất sét pha màu xám xanh 6 4030’ 1.407 0.404 7 0.207L3: Đất sét lẫn bột cát mịn 5 25020’ 1.959 0.979 2 0.493L4: Cát mịn đến trung lẫn bột 8 23010’ 1.853 1.018 40 0.032L5: Cát hạt trung trạng thái cứng - 24010’ 1.85 1.012 62 0.015

Lựa chọn các thông số cơ bản của cọc

+ Đường kính D = 1 m

+ Chiều dài cọc L = 30 m tính từ đáy đài cọc trong đó chiều dài cọc từ đáy đài cọc đến lớp đất đầu tiên là 1m, chiều cọc ngàm trong dất là 30m, chiều dài cọc ngàm trong đài cọc là 200mm

+ Chu vi mặt cắt ngang cọc: 6.28 m

+ Diện tích mặt cắt ngang cọc: 0.785 m2

+ Đường kính cốt thép dọc: 25 mm

+ Khoảng cách tim đến tim giữa các cọc: d = 3.0 m

+ Trọng lượng riêng của vật liệu làm cọc: γ = 25 KN/m3

+ Cường độ bêtông: fc’ = 30 MPa

I.1.Tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu

+ Sức chịu tải của cọc theo vật liệu cho bởi công thức sau(sử dungh cốt đai xoắn):

'

Q = ϕ×0.85 (0.85f A× +f A )

+ Trong đó:

- ϕ = 0.75: Hệ số uốn dọc

- fc’= 30MPa : Cường độ chịu nén của bêtông

- Ac = 0.785 m2 : Diện tích của phần bêtông

- fy = 280MPa: Cường độ chịu nén của cốt thép

- A = 0.0098125m2

s : Diện tích của thép.( 20 thanh φ25)

Trang 2

I.2.Tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền

+ Sức chịu tải của cọc theo đất nền được cho bởi công thức sau đây:

- Qp : Sức kháng mũi cọc (N)

- Ap : Diện tích mũi cọc (m2)

- Qs : Sức kháng thân cọc (N)

- As : Diện tích bề mặt thân cọc (m2)

- ϕpq: hệ số sức kháng mũi trong đất cát

qs = 0.0028N (với N ≤ 53)

qs = 0.00021x(N – 53) + 0.15 (với 53<N ≤ 100)

N: Số búa SPT chưa hiệu chỉnh, lấy N theo từng loại đất

q = αS

Su: Cường độ kháng cắt không thoát nước trung bình (MPa)

S U = +c δ ϕ.tg

α : Hệ số dính bám (10.5.5-3)

+ Tính toán theo các quy tắc trên ta có kết quả sức kháng thân cọc như sau:+ Bỏ qua sức kháng thành bên trong 1m đầu và chân cọc một đoạn bằng đường kính cọc

Trang 3

+ Đáy đài cọc nằm dưới mặt đất tự nhiên 1m

Tên lớp Chiều dày Chiều

đất phân lớp sâu (m) (búa/30cm) ( Mpa) ( MPa) (N)

I.4.Tính sức kháng đơn vị của mũi cọc qp (MPa)

+ Đất cát: (Tính theo Reese và Wright)

D : Đường kính cọc khoan

Z : Độ xuyên của cọc khoan

Trang 4

+ Loại đất tại mũi cọc là cát, chỉ số SPT là : 62, vậy sức kháng mũi cọc là:

qp = 3.8 MPa

Qp = qp x Ap = 3.8x0.785x106 = 3.325x106 N

I.5.Tổng hợp sức kháng của cọc (N)

QR = ϕqpQp + ϕqsQs = 0.55 x 3.325x10 6 + 1715674.674 = 5.041x106 (N)

+ Xét đẩy nổi của cọc:

Trọng lượng của phần cọc ngập trong nước

- n : Số lượng cọc trong móng

- V: Tổng lực đứng tính tại đáy bệ V = 4.23E+07 (N)

- Q: Sức chịu tải tính toán của cọc theo đất nền

- β: Hệ số kể đến ảnh hưởng của tải trọng ngang và momen, β = 1.0 ÷ 1.5 chọn

Trang 6

12000

Hình 93: Móng trụ theo phương dọc cầu

Xác định nội lực đầu cọc và chuyển vị đài cọc

+ Xác định chiều dài chịu uốn LM và chịu nén LN của cọc:

- L: Chiều dài cọc

- α: Góc ngiêng của cọc

E =0.043 2400× × 30 26899MPa=

+ Diện tích tiết diện ngang : A 0.785 10 mm= × 6 2

+ Momen quán tính : = × 10 4

Trang 7

+ Các tổ hợp tải trọng nguy hiểm tại mặt cắt đáy bệ:

+ Các tổ hợp nội lực trong giai đoạn khai thác

III 1.25 1.5 1.35 0.4 1 1 0 4.11E+07 5.93E+05 1.18E+10 2.96E+05 4.91E+09Đặt biệt 1.25 1.5 0.5 0 0 1 1 38606825 1.05E+07 7.83E+10 8.13E+04 1.66E+09

Trang 8

° Kiểm tra ở trạng thái giới hạn cường độ:

Đánh số thứ tự cọc:

Hình 8.2: Kí hiệu cọc trong đài

Đài cọc được xem như cứng tuyệt đối

Ta tính toán trong hai mặt phẳng như hình vẽ, và nội lực lớn nhất trong cọc được tính bằng cách cộng hai trường hợp lại với nhau

Hình 8.3: Trường hợp 1(dọc cầu)

Trang 9

ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN

Hình 8.4 Trường hợp 2(ngang cầu)

ª Tính cho trường hợp thứ nhất (dọc cầu)

Tải trọng tính toán:

M

Hệ phương trình chính tắc để xác định chuyển vị tại đáy bệ là:

rvv.v + rvu.u + rvw.ω = Ntt ruv.v + ruu.u + ruw.ω = Htt

rwv.v + rwu.u + rww.ω = Mtt

u,v,ω : chuyển vị ngang , chuyển vị thẳng đứng , góc quay của bệ quang điểm O ( trọng tâm hệ toạ độ tính toán tại đáy bệ)

rik : phản lực trong liên kết i do chuyển vị đơn vị tại liên kết k gây ra

MSSV : CD06081 217 SVTH : NGUYỄN DUY NAM

Trang 10

Tính các hệ số rik :

Mi

i i

Ni

i

L

J E L

Mi

i i

i Ni

i

L

J E x

NiL

E modun đàn hồi của cọc lấy gần đúng bằng modun đàn hồi của bê tông làm cọc

1.5 c

E =0.043 2400× × 30 26899MPa=Sau khi giải hệ phương trình trên ta được kết quả sau:

* Lực dọc trục hàng thứ (i) tính theo công thức :

Ni = ( cos i sin i i cos i)

β

* Lực cắt của hàng thứ (i) tính theo công thức :

Trang 11

Qi = 123 ( sinβ cosβ ωsinβ ) 6 3 ω

M

i i

i i i

M

i

L

EJ x

u v

L

EJ

−

−+

i i i

M

i

L

EJ x

u v

L

) sin cos

sin (

6

Kết quả tính toán lực dọc trục trong móng

LỰC DỌC TRỤC TRONG CÁC CỌC

Kết quả tính toán lực cắt các cọc trong móng

Kết quả tính toán Momen tại đầu cọc

Trang 12

coc x J sin cos Lm v.sin u.cos x.w.sin w M(Nmm)

 Tính cho trường hợp thứ hai (ngang cầu)

+ Tải trọng tính toán:

M

+ Hệ phương trình chính tắc để xác định chuyển vị tại đáy bệ là:

rvv.v + rvu.u + rvw.ω = Ntt ruv.v + ruu.u + ruw.ω = Htt

Ni

i

L

J E L

Trang 13

rww = ∑ + ∑

Mi

i i

i Ni

i

L

J E x

NiL

E modun đàn hồi của cọc lấy gần đúng bằng modun đàn hồi của bê tông làm cọc

1.5 c

E =0.043 2400× × 30 26899MPa=+ Sau khi giải hệ phương trình trên ta được kết quả sau:

Các cọc cùng 1 hàng theo phương ngang cầu đều có nội lực bằng nhau và được tính theo công thức sau:

- Lực dọc trục hàng thứ (i) tính theo công thức :

Ni = ( cos i sin i i cos i)

Ni

L

- Lực cắt của hàng thứ (i) tính theo công thức :

Qi = 123 ( sinβ cosβ ωsinβ ) 6 3 ω

M

i i

i i i

M

i

L

EJ x

u v

L

EJ

−

−+

i i i

M

i

L

EJ x

u v

L

) sin cos

sin (

6

Trang 14

Kết quả tính toán lực dọc trục trong móng

LỰC DỌC TRỤC TRONG CÁC CỌC

Kết quả tính toán lực cắt các cọc trong móng

LỰC CẮT TRONG CÁC CỌC

Trang 15

I.7Kiểm toán cọc

I.7.1.Kiểm tra sức chịu tải của cọc

+ So sánh ta thấy :

Nn =4.576 x106 (N) < Q = 4.64725 x106 (N))

Do đó cọc đảm bảo khả năng chịu lực

I.7.2.Kiểm tra chuyển vị đỉnh trụ :

+ Chuyển vị ngang của đáy đài cọc theo phương doc cầu là 0,97mm

+ Chuyển vị ngang của đáy đài cọc theo phương ngang cầu là 0.857mm

+ Thỏa mản điều kiện chuyển vị ngang < 38mm

Trang 16

I.7.3.Kiểm toán cường độ nền đất tại vị trí mũi cọc

I.7.3.1 Xác định kích thước khối móng qui ước

CAO Ð? M? T Ð?T SAU XĨI

Tính góc mở cho khối móng qui ước

+ Góc mở được tính theo công thức:

4

tb

ϕ

α = Trong đó ϕtb là góc ma sát trong của đất nền được tính trung bình cho các lớp đất:

tb

l L

ϕ

i

ϕ là góc ma sát trong của các lớp đất

li chiều dày của các lớp đất tương ứng

⇒ϕtb=19o5’

Vậy α=4o46’

Tính kích thước khối móng qui ước

+ Theo phương dọc cầu:

A1 = a(n-1) + d + 2Lctgα+ Theo phương ngang cầu:

B1 = b(m-1) + d +2LctgαVới điều kiện:

2Lctgα < 2d+ Trong đó:

a: khoảng cách tim giữa hai hàng cọc theo phương dọc cầu

a = 3mn: số hàng cọc theo phương dọc cầu

n = 3

Trang 17

A1 = 12mB1 = 15m

Tính diện tích khối móng qui ước

Diện tích được tính theo công thức:

Fqu = A1 x B1

= 12 x 15 = 180 m2

Xác định momen kháng uốn của khối móng qui ước

+ Momen kháng uốn theo phương dọc cầu:

I.7.3.2 Xác định khả năng chịu tải của đất nền dưới mũi cọc

+ Sức chịu tải tính toán của đất nền theo QPXD 45-78 được tính như sau:

m1 = 1.1m2 = 1

- ktc hệ số độ tin cậy, lấy bằng 1 đối với các đặc trưng tính toán lấy từ thí nghiệm

- A, B, D giá trị sức chịu tải, lấy ứng với góc ma sát trong của đất nền là

Trang 18

RII = 4670.6 kN/m2 = 467.06Mpa

I.7.3.3 Xác định ứng suất dưới đáy khối móng qui ước.

+ Tính toán trọng lượng thể tích của móng khối qui ước

c c c bt

qu

n F L V

γ

γ =γ +Trong đó:

Vqu = Fqu x Df = 180 x 33.5 =6030 m3Vậy γqu = 19.2 kN/m3

+ Chuyển tải trọng về trọng tâm đáy móng qui ước

- Tải trọng thẳng đứng tính toán:

N0tt = Ptt + 1.25x γqux Vqu = 4.23E+04+ 1.25 x 19.2 x6030

Trang 19

- Momen tính toán theo phương ngang câu:

Moxtt = Mx + Hoytt x LM = 8240 +81 x 30 = 10670 kN.m

+ Ứng suất nén lớn nhất:

ox ax

ox min

ax min2

m tb

σ = + =1039 kN/m2

I.7.3.4 Kiểm toán ứng suất dưới đáy móng.

+ Điều kiện kiểm toán:

ax 1, 2

R R

σσ

<



 <

Thay vào ta có:

1102 kN/m2 < 1.2 x 4670.6 kN/m2

1039 kN/m2 < 4670.6 kN/m2I.7.3.5 Kiểm tra độ lún của cọc

+ Tải trọng thẳng đứng tính toán:

Ntc = Ptt = 34024.59 kN

Ptt lực thẳng đứng tại đáy đài được tổ hợp ở trạng thái giới hạn sử dụng

+ Ứng suất do tải trọng thẳng đứng gây ra dưới đáy khối móng qui ước:

Trang 20

34024.59 4860.7

216180

+ Độ biến dạng trong từng lớp được tính theo công thức:

11

- hi : chiều dày lớp phân tố thứ i.

+ Độ lún tổng cộng của nền đất dưới đáy móng được xác định:

S = ∑s i

+ Độ lún cho phép của công trình là:

[ ]S =1.5 L (cm)Trong đó L là chiều dài nhịp tính toán của cầu được tính bằng m

L = 70mVậy độ lún cho phép là: 12.5 cm

+ Chiều sâu lớp đất tính lún đước xác định tại vị trí ứng suất do tải trọng bản thân lớn hơn 5 lần ứng suất do tải trọng ngoài gây ra

+ Lập bảng tính lún như sau:

Trong đó:

- Zi cao độ trung bình của lớp phân tố thứ i

- b bề rộng khối móng qui ước

σ ứng suất do trọng lượng bản thân

Vì số liệu thí nghiệm lớp dưới đáy khối móng qui ước không có nên các chỉ số e1i, ai ta lấy ở lớp cuối cùng

Trang 21

Độ lún tổng cộng của công trình là: 8.85 cm <[ ]S =1.5 L (cm)

Vậy điều kiện về chuyển vị thỏa mãn

II.Thiết kế cốt thép cho đài cọc

+ Xem đài cọc như một dầm công xôn bị ngàm vào trụ, tiết diện tính toán đi qua mép cột và bị uốn bởi các phản lực đầu cọc không nằm dưới chân trụ

Trang 22

Các cánh tay đòn dùng để tính mômen lên bệ.

II.1.Theo phương ngang cầu:

+ Tiết diện tính toán:

+ Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đến mép chịu nén là:

Trang 23

s y c

+ Suy ra: Mr >Mx Vậy thoả mãn điều kiện chịu uốn

Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa

+ Thoả điều kiện cốt thép tối đa

Kiểm tra khả năng chịu nứt của tiết diện

+ Điều kiện chịu nứt

y

3 c

sa s

f.6,0

A.d

Zf

Trang 24

+ Ta lần lượt tính các giá trị trong biểu thức ( * ) :

+ Tính fs ( ứng suất trong thép do tải trọng gây ra ):

(d x).nI

Trang 25

+ Diện tích trung bình của bêtông bao quanh một thanh thép:

f ≤ Thoả điều kiện chịu nứt

II.2 Theo phương dọc cầu:

+ Tiết diện tính toán:

+ Sức kháng uốn của cấu kiện:Mr = ϕ.Mn.

+ Sử dụng hai lớp hai lớp thép φ28 200a có fy = 400Mpa

Trang 26

+ Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đến mép chịu nén là:

+ Suy ra: Mr >Mx Vậy thoả mãn điều kiện chịu uốn

Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa

+ Thoả điều kiện cốt thép tối đa

Kiểm tra khả năng chịu nứt của tiết diện

+ Điều kiện chịu nứt

Trang 27

y

3 c

sa s

f.6,0

A.d

Zf

+ Ta lần lượt tính các giá trị trong biểu thức ( * ) :

+ Tính fs ( ứng suất trong thép do tải trọng gây ra ):

(d x).nI

5.59 65237 2111 278.9 1.32 10 mm 3

Trang 28

+ Diện tích trung bình của bêtông bao quanh một thanh thép:

y0.6 f× =0.6 400 240MPa× =

f ≤ Thoả điều kiện chịu nứt

II.3.Kiểm tra chọc thủng đài cọc

45°

R1500

Sơ đồ tính chọc thủng bệ cọc

+ Khả năng chịu cắt của bê tông đài cọc

Trang 29

'

V =1.06 f b d (kG,cm) (13.6 - ACI 318)

Trong đó

b0 chu vi dọc theo tiết diện giới hạn

b0 = 1012 cm ( sử dụng chưng trình cad để tính)

d chiều cao tính toán của móng

d= 280cmVậy khả năng chịu cắt của bê tông đài cọc là:

Vậy bệ cọc đảm bảo khả năng chịu chọc thủng

Định dạng
Số trang	29
Dung lượng	1,56 MB