Đồ án tính toán móng trụ

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: Đòa chất công trình: Mô tả đòa chất h (m) φ γn (T/m 3 ) γdn (T/m 3 ) SPT TB c (kG/cm 2 ) L1: Đất sét lẫn hữu cơ 3 7 0 10’ 1.738 0.812 3 0.175 L2: Đất sét pha màu xám xanh 6 4 0 30’ 1.407 0.404 7 0.207 L3: Đất sét lẫn bột cát mòn 5 25 0 20’ 1.959 0.979 2 0.493 L4: Cát mòn đến trung lẫn bột 8 23 0 10’ 1.853 1.018 40 0.032 L5: Cát hạt trung trạng thái cứng - 24 0 10’ 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: f c ’ = 30 MPa. I.1.Tính toán sức chòu tải của cọc theo vật liệu + Sức chòu tải của cọc theo vật liệu cho bởi công thức sau(sử dungh cốt đai xoắn): ' coc c c y s Q 0.85 (0.85f .A f .A )= ϕ× × + + Trong đó: - ϕ = 0.75: Hệ số uốn dọc. - f c ’= 30MPa : Cường độ chòu nén của bêtông. - Ac = 0.785 m2 : Diện tích của phần bêtông. - fy = 280MPa: Cường độ chòu nén của cốt thép. - 2 A = 0.0098125m s : Diện tích của thép.( 20 thanh φ25 ) 6 6 coc Q 0.75 (0.85 0 0.785 10 280 0.0098125 10 ) 14521678.5N 145527.85KN = ×0.85× ×3 × × + × × = = I.2.Tính toán sức chòu tải của cọc theo đất nền + Sức chòu tải của cọc theo đất nền được cho bởi công thức sau đây: R pq p ps s p p p s s s Q Q Q Q q A Q q A = ϕ + ϕ = = + Trong đó: - Q p : Sức kháng mũi cọc (N) - A p : Diện tích mũi cọc (m 2 ) - Q s : Sức kháng thân cọc (N) - A s : Diện tích bề mặt thân cọc (m 2 ) - pq ϕ : hệ số sức kháng mũi trong đất cát pq ϕ = 0.55 (Bảng 10.5.5-3) - ps ϕ : hệ số sức kháng thành bên trong đất sét: ps ϕ = 0.65 (Bảng 10.5.5-3) I.3.Tính sức kháng đơn vò của thân cọc q s (MPa) + Đất cát : (Tính theo Reese và Wright) q s = 0.0028N (với N ≤ 53) q s = 0.00021x(N – 53) + 0.15 (với 53<N ≤ 100) N: Số búa SPT chưa hiệu chỉnh, lấy N theo từng loại đất. + Đất dính : (Tính theo phương pháp α ) s u q S= α S u : Cường độ kháng cắt không thoát nước trung bình (MPa) . U S c tg δ ϕ = + 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. + Đáy đài cọc nằm dưới mặt đất tự nhiên 1m Tên lớp Chiều dày Chiều Loại đất N Sui α q s  qs Q s đất phân lớp sâu (m) (búa/30cm) ( Mpa) ( MPa ) (N) 1 2 2 Sét 3 0.195 0.55 0.107 61125.563 1 3 Sét 3 0.206 0.49 0.101 57300.823 2 2 5 Sét 7 0.223 0.49 0.109 62144.883 2 7 Sét 7 0.229 0.49 0.112 63927.511 2 9 Sét 7 0.236 0.49 0.116 65710.139 3 2 11 Sét 28 1.003 0.31 0.311 176773.943 2 13 Sét 28 1.095 0.31 0.340 193110.649 2 15 Sét 28 1.188 0.31 0.368 209447.354 2 17 Sét 28 1.281 0.31 0.397 225784.060 4 2 19 Cát 40 0.112 63700.000 2 21 Cát 40 0.112 63700.000 2 23 Cát 40 0.112 63700.000 2 25 Cát 40 0.112 63700.000 5 2 27 Cát 62 0.152 86387.438 2 29 Cát 62 0.152 86387.438 2 31 Cát 62 0.152 86387.438 2 33 Cát 62 0.152 86387.438 Tổng cộng: 1715674.674 I.4.Tính sức kháng đơn vò của mũi cọc q p (MPa) + Đất cát: (Tính theo Reese và Wright) q p = 0.064N (với N ≤ 60) q p = 3.8 (với N >60) N: Số búa SPT chưa hiệu chỉnh, lấy N theo từng loại đất. + Đất dính: q p = N c S u ≤ 4 N c = 6[1+0.2(Z/D)] ≤ 9 D : Đường kính cọc khoan Z : Độ xuyên của cọc khoan Nếu S u < 0.024 MPa thì giá trò của N c giảm 1/3 + Loại đất tại mũi cọc là cát, chỉ số SPT là : 62, vậy sức kháng mũi cọc là: q p = 3.8 MPa Q p = q p x A p = 3.8x0.785x10 6 = 3.325x10 6 N I.5.Tổng hợp sức kháng của cọc (N) Q R = ϕ qp Q p + ϕ qs Q s = 0.55 x 3.325x10 6 + 1715674.674 = 5.041x10 6 (N) + Xét đẩy nổi của cọc: Trọng lượng của phần cọc ngập trong nước W (25 10) 393.75(KN) 393750N= − ×30×0.785 = = Vậy sức chòu tải theo đất nền của cọc: Q R = 5.041x10 6 –393750= 4.64725 x10 6 (N) + So sánh với sức kháng của cọc theo vật liệu ta chọn sức chòu tải của cọc theo đất nền để thiết kế cọc. Q = 4.64725 x10 6 (N) I.6.Tính toán số lượng cọc. V n Q = β + Trong đó: - n : Số lượng cọc trong móng - V: Tổng lực đứng tính tại đáy bệ V = 4.23E+07 (N) - Q: Sức chòu 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 β = 1.5 6 4.23E 07 n 1 9.1 4.64725 x10 + = .5× = + Chọn 12 cọc và được bố trí như sau. 1400 3800 3800 3800 1400 14200 150045004500 12000 1500 Hỡnh 91: Maởt baống moựng truù. 5002000 2500 1500 1600 1600 1500 3800 1400 3100 3100 38001400 38003800 1000 1000 1000 1000 Hỡnh 92: Moựng truù theo phửụng ngang cau. 2500 1500 3000 3000 1500 1500 4500 4500 1500 12000 4500 4500 Hình 93: Móng trụ theo phương dọc cầu. Xác đònh nội lực đầu cọc và chuyển vò đài cọc + Xác đònh chiều dài chòu uốn LM và chòu nén LN của cọc: M o N L L (5 7)D L L.cos = + ÷ = α + Trong đó: - L o : Khoảng cách từ đáy bệ đến mặt đất sau khi xói L 0 = 1,6m - D: Đường kính cọc. - L: Chiều dài cọc . - α : Góc ngiêng của cọc + Vậy: L M = 1.6 + 7 x 1 = 8.6 m L N = Lcos(0 0 ) = 30m + Mô đun đàn hồi của bêtông : (fc’ = 30 MPa) 1.5 c E 0.043 2400 30 26899MPa= × × = + Diện tích tiết diện ngang : 6 2 A 0.785 10 mm= × + Momen quán tính : 10 4 J 5 10 mm= × + Các tổ hợp tải trọng nguy hiểm tại mặt cắt đáy bệ: + Các tổ hợp nội lực trong giai đoạn khai thác TTGH Hệ số tải trọng P Ngang cầu Dọc cầu DC DW LL,BR, WS WL WA CV (N) CE,PL Sử dụng 1 1 1 0.3 1 1 0 34024590 4.54E+05 8.49E+09 2.10E+05 3.59E+09 Cường độ I 1.25 1.5 1.75 0 0 1 0 4.23E+07 8.19E+04 8.24E+09 2.84E+05 5.80E+09 II 1.25 1.5 0 1.4 0 1 0 3.71E+07 1.26E+06 1.45E+10 2.38E+05 1.28E+09 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+09 Đặt biệt 1.25 1.5 0.5 0 0 1 1 38606825 1.05E+07 7.83E+10 8.13E+04 1.66E+09 ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN ° 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) MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM 216 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: + 7 1 4.23E 07 1.0575 10 ( ) 4 4 tt P P N + = = = × + 1 5 8.19E 04 0.2 10 ( ) 4 4 X x Q H N + = = = × + 1 9 5.80E 09 1.45 10 ( . ) 4 4 y y M M N mm + = = = × Hệ phương trình chính tắc để xác đònh chuyển vò tại đáy bệ là: r vv .v + r vu .u + r vw .ω = N tt r uv .v + r uu .u + r uw .ω = H tt r wv .v + r wu .u + r ww .ω = M tt u,v,ω : chuyển vò ngang , chuyển vò thẳng đứng , góc quay của bệ quang điểm O ( trọng tâm hệ toạ độ tính toán tại đáy bệ) r ik : phản lực trong liên kết i do chuyển vò đơn vò tại liên kết k gây ra MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM 217 ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN Tính các hệ số r ik : r vv = ∑ i Ni i L A E β 2 cos = × × × × = 6 0.785 10 3 E 1 87.5E 30000 r uu = ∑∑ + i Mi i i Ni i L J E L A E ββ 2 3 2 cos12sin = × + × × × × = 3 10 5 10 0 12 3 E 1 2.83E 8600 r ww = ∑∑ + Mi i ii Ni i L J Ex L A E 4cos 22 β = × × × × × × + × × × 6 10 2 0.785 10 5 10 2 E 3000 1 4 3 E 30000 8600 = 0.595x10 9 E r uv = r vu = ∑ ββ cossin Ni L A E = 0 r vw = r wv = 0 ( do cọc bố trí đối xứng nên ∑x i = 0) i uw wu i i i I 2 n m A J r r E. x sin cos 6E cos l L = = Σ β β − Σ β = × − × × × × = − 10 2 5 10 6 3 E 1 12168.7E 8600 Trong đó: 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: 5 v 5.34(mm) u 0.97(mm) w 7.2 10 (rad) −  =  =   = ×  Tính nội lực từng cọc 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 : N i = )cossincos( iiii Ni i xuv L EA βωββ ++ * Lực cắt của hàng thứ (i) tính theo công thức : MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM 218 [...]... trọng về trọng tâm đáy móng qui ước - Tải trọng thẳng đứng tính toán: N0tt = Ptt + 1.25x γ qu x Vqu = 4.23E+04+ 1.25 x 19.2 x6030 MSSV : CD06081 226 SVTH : NGUYỄN DUY NAM ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN = 187020 kN - Tải trọng ngang tính toán theo phương dọc cầu, Hoxtt = Hx = 284kN - Tải trọng ngang tính toán theo phương ngang cầu: Hoytt = Hy = 81kN - Momen tính toán theo phương dọc... cọc như một dầm công xôn bò ngàm vào trụ, tiết diện tính toán đi qua mép cột và bò uốn bởi các phản lực đầu cọc không nằm dưới chân trụ MSSV : CD06081 229 SVTH : NGUYỄN DUY NAM ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN 3000 1000 1000 1000 2500 1700 1000 14200 12000 Các cánh tay đòn dùng để tính mômen lên bệ II.1.Theo phương ngang cầu: + Tiết diện tính toán: b × h = 12 × 2.5 m + Phản lực đầu... ngang cầu b=3m m số hàng cọc theo phương ngang cầu m=4 + Thay số vào tính ta đươc: A1 = 12m B1 = 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 đònh momen kháng uốn của khối móng qui ước + Momen kháng uốn theo phương dọc cầu: Wd = A1 × B12 15 ×122 = = 360m3 6 6 + Momen kháng uốn theo phương ngang cầu: B1 × A12 12 × 152 = = 450m3 Wn = 6 6... Trong đó L là chiều dài nhòp tính toán của cầu được tính bằng m L = 70m Vậy độ lún cho phép là: 12.5 cm + Chiều sâu lớp đất tính lún đước xác đònh tại vò 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 b = 12m - l chiều dài khối móng qui ước l = 15m ka hệ... cọc + Sức chòu tải tính toán của đất nền theo QPXD 45-78 được tính như sau: RII = m1 m2 ' ( Abγ II + BD f γ II + DcII ) ktc Trong đó: m1, m2 lần lược là hệ số làm việc của nền đất và hệ số điều kiện làm việc của công trình tác động qua lại với nền đất được chọn theo bảng 1.22 ( Nền móng, Châu Ngọc Ẩn) m1 = 1.1 m2 = 1 ktc hệ số độ tin cậy, lấy bằng 1 đối với các đặc trưng tính toán lấy từ thí nghiệm... Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN 12 EJ i 6 EJ (−v sin β i + u cos β i − xiω sin β i ) − 3 i ω 3 LM LM * Momen uốn lớn nhất ở đầu cọc thứ (i) tính theo công thức : Mi = 6 EJ i 4 EJ i (−v sin β i + u cos β i − xiω sin β i ) − ω 2 LM LM Kết quả tính toán lực dọc trục trong móng LỰC DỌC TRỤC TRONG CÁC CỌC Coc x sin cos Ln A v.cos u.sin 6 1 -4500 0 1 30000 0.785x10 5.34 0 6 2 -4500 0 1 30000 0.785x10 5.34 0 6 3 -4500... Kiểm toán ứng suất dưới đáy móng + Điều kiện kiểm toán: σ max < 1, 2 RII  σ tb < RII Thay vào ta có: 1102 kN/m2 < 1.2 x 4670.6 kN/m2 1039 kN/m2 < 4670.6 kN/m2 I.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: MSSV : CD06081... 45° II.3.Kiểm tra chọc thủng đài cọc Sơ đồ tính chọc thủng bệ cọc + Khả năng chòu cắt của bê tông đài cọc MSSV : CD06081 236 SVTH : NGUYỄN DUY NAM ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU VC = 1.06 fc' b 0 d (kG,cm) GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN (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= 280cm Vậy khả năng chòu cắt của... Xác đònh ứng suất dưới đáy khối móng qui ước + Tính toán trọng lượng thể tích của móng khối qui ước n FLγ γ qu = γ tb + c c c bt Vqu Trong đó: γ tb trọng lượng đơn vò trung bình của đất từ mũi cọc trở lên γ tb = 17.67 kN/m3 γ bt =25kN/m3 nc số lượng cọc, nc = 12 cọc Fc diện tích tiết diện ngang của cọc Fc = 3.14x12/4 = 0.785 m2 Lc chiều dài cọc Lc = 50m Vqu thể tích khối móng qui ước, Vqu = Fqu x Df =... (rad)  + Tính nội lực từng cọc 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 = EAi (v cos β i + u sin β i + xiω cos β i ) LNi - Lực cắt của hàng thứ (i) tính theo công thức : 12 EJ i 6 EJ (−v sin β i + u cos β i − xiω sin β i ) − 3 i ω Qi = 3 LM LM - Momen uốn lớn nhất ở đầu cọc thứ (i) tính theo . 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: Đòa chất công trình: Mô tả. 187020 kN - Tải trọng ngang tính toán theo phương dọc cầu, H oxtt = H x = 284kN - Tải trọng ngang tính toán theo phương ngang cầu: H oytt = H y = 81kN - Momen tính toán theo phương dọc cầu M 0ytt . lớn nhất ở đầu cọc thứ (i) tính theo công thức : M i = ωβωββ M i iiii M i L EJ xuv L EJ 4 )sincossin( 6 2 −−+− Kết quả tính toán lực dọc trục trong móng LỰC DỌC TRỤC TRONG CÁC CỌC Coc x sin