Thiết kế môn học nền móng 22TCN272 05

Thiết kế môn Học Nền móng 22TCN272 - 05 Phần i Báo cáo khảo sát địa chất công trình Đặc điểm địa chất khu vực công trình xây dựng: (Mô tả sơ cấu tạo địa chất khu vực xây dựng nh: Các lớp đất, chiều dày trạng thái đất) nhận xét kiến nghị: (Nhận xét khả chịu lực lớp đất Kiến nghị chọn loại móng đặt vào lớp đất nào) Phần iI thiết kế kỹ thuật Bố trí chung công trình (Đa vẽ bố trí chung công trình vào tờ giấy A4 đây) lựa chọn kích thớc công trình (Tiến hành lựa chọn số liệu sau: Kích thớc cao độ bệ cọc: Cao độ đỉnh trụ Cao độ đỉnh bệ Bề dày bệ móng Cao độ đáy bệ Kích thớc cao độ cọc: Cao độ mũi cọc Chiều dài cọc Đờng kính cọc Tổng chiều dài đúc cọc, chia thành chiều dài đốt cọc Lập số liệu tổ hợp tải trọng thiết kế Trọng lợng thân trụ: (Tiến hành tính thể tích trụ phận đỉnh bệ trụ ứng với MNTN) Lập tổ hợp tải trọng thiết kế với MNTN: (Tiến hành tính tải trọng: thẳng đứng, lực ngang mô men mặt cắt đỉnh bệ ứng với MNTN theo chiều (dọc cầu ngang cầu) nh đề cho) Lập bảng tổ hợp tải trọng: Thiết kế môn Học Nền móng 22TCN272 - 05 Kết Cờng độ đợc đa vào bảng 2-1 để tiện theo dõi: Bảng 2.1 : Tổ hợp tải trọng thiết kế tính với MNTN, đặt cao độ đỉnh bệ Tên tải trọng Tải trọng thẳng đứng Tải trọng ngang Mômen Đơn vị kN kN kN.m Sử dụng Cờng độ I (Ghi chú: bảng sử dụng để xác định số lợng cọc, kiểm toán trạng thái giới hạn dùng bảng 2-3) Xác định sức chịu tải dọc trục cọc Sức chịu tải dọc trục cọc theo vật liệu: Chú ý: Tính theo Sử dụng 22TCN272-05 nh môn Kết cấu bê tông Sức chịu tải cọc theo đất QR = q p Qp + qs Qs Trong đó: Qp Qs qp = = = sức kháng mũi cọc (N) sức kháng thân cọc (N) hệ số sức kháng sức kháng mũi cọc quy định cho Bảng 10.5.5-2 dùng cho phơng pháp tách rời sức kháng cọc sức kháng mũi cọc sức kháng thân cọc + Đối với đất dính qp=070v + Đối với đất cát theo phơng pháp SPT: qp=045v Trong đó: v phụ thuộc phơng pháp kiểm tra cọc thi công, qs = hệ số sức kháng sức kháng thân cọc cho Bảng 10.5.5 -2 dùng cho phơng pháp tách rời sức kháng cọc sức kháng mũi cọc sức kháng thân cọc + Đối với đất dính tính theo phơng pháp : qp=070v + Đối với đất cát theo phơng pháp SPT: qp=045v a Sức kháng ma sát Qs = qs As As = diện tích bề mặt thân cọc (mm2) qs = sức kháng đơn vị thân cọc (MPa) *) Đối với đất dính (tính theo phơng pháp ): q s = Su đây: Su = cờng độ kháng cắt không thoát nớc trung bình (MPa) = hệ số kết dính áp dụng cho Su (DIM), tra hình 10.7.3.3.2a-1- Các đờng cong thiết kế hệ số kết dính cho cọc đóng vào đất sét (theo Tomlinson, 1987) Sử dụng 22TCN272-05 Lập thành bảng dạng nh sau: Thiết kế môn Học Nền móng Tên lớp 22TCN272 - 05 Chiều dày Chu vi cọc Cờng độ kháng cắt Hệ số Ma sát bề mặt Tổng ma sát bề mặt Li U Su qs qs*Ai Tổng cộng ma sát bề mặt Qs *) Đối với đất cát bùn không dẻo qs = 0,0019 N đây: qs = ma sát đơn vị bề mặt cho cọc đóng (MPa) = số đếm búa SPT trung bình (cha hiệu chỉnh) dọc theo thân cọc (Búa/300mm) N Lập thành bảng dạng nh sau: Tên lớp Độ sâu Chỉ số SPT Chiều dày Chu vi cọc z N Li U Số SPT trung bình N Ma sát bề mặt qs Tổng cộng ma sát bề mặt Qs b Sức kháng mũi cọc: Qp = qp Ap Trong đó: Ap qp = = diện tích mũi cọc (mm2) sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa) *) Đối với đất dính: q p = Su Su = cờng độ kháng cắt không thoát nớc sét gần chân cọc (MPa) Lập thành bảng dạng tơng tự nh trên: *) Đối với đất cát bùn không dẻo qp = với: 0,038N corr D b q D 1,92 N N corr = 0,77 log 10 đây: Tổng ma sát bề mặt qs*Ai Thiết kế môn Học Nền móng 22TCN272 - 05 Ncorr = số đếm SPT gần mũi cọc hiệu chỉnh cho áp lực tầng phủ, (Búa/300mm) N = số đếm SPT đo đợc (Búa/300mm), lấy số SPT mũi cọc D = chiều rộng hay đờng kính cọc (mm) Db = chiều sâu xuyên tầng chịu lực (mm) q = sức kháng điểm giới hạn tính 0,4 N corr cho cát 0,3 Ncorr cho bùn không dẻo (MPa) = ứng suất hữu hiệu thẳng đứng (MPa), đợc tính tơng tự nh đất dính Sức kháng tính toán cọc đơn Ptt = min( Pvl ; Pdn ) Chọn số lợng cọc bố trí cọc móng Tính số lợng cọc Số lợng cọc sơ đợc tính theo công thức sau: nc N tt Ptt Sau chọn số cọc thiết kế Bố trí cọc móng a) Bố trí cọc móng: Các cọc đợc bố trí theo hình thức lới ô vuông mặt hoàn toàn thẳng đứng mặt đứng, với thông số thoả mạn điều kiện bố trí cọc móng (xem cấu tạo móng cọc): b) Kích thớc bệ cọc sau bố trí : Tiến hành tính lại kích thớc bệ móng BxL c) Tính thể tích bệ cọc: Chuyển tổ hợp tải trọng đáy bệ (Tiến hành tính tôt hợp lực Sử dụng Cờng độ tác dụng đáy móng) Bảng 2.3 : Tổ hợp tải trọng thiết kế tính đến MNTN cao độ đáy bệ Tên tải trọng Tải trọng thẳng đứng Tải trọng ngang Mômen Đơn vị kN kN kN.m Sử dụng Cờng độ I (Ghi chú: Bảng tải trọng 2-3 dùng cho phần kiểm toán móng cọc theo trạng thái giới hạn) Kiểm toán theo trạng thái giới hạn c ờng độ I Kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn a) Tinh nội lực tác dụng lên đầu cọc: b) Công thức kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn: N max + N Ptt Trong đó: Ptt: Sức kháng tính toán chịu nén cọc đơn N: Trọng lợng thân cọc Nmax: Nội lực tác dụng lớn lên cọc (kết tính toán phần mềm FB-pier phần mềm tơng tự) Kiểm toán sức kháng dọc trục nhóm cọc Thiết kế môn Học Nền móng 22TCN272 - 05 VC QR = g Qg Trong đó: VC = tổng lực gây nén nhóm cọc nhân hệ số QR = sức kháng đỡ dọc trục tính toán nhóm cọc g = hệ số sức kháng đỡ nhóm cọc Qg = sức kháng đỡ dọc trục danh định nhóm cọc, xác đinh nh sau: a) Đất dính: Qg=min{ xổng sức kháng dọc trục cọc đơn; sức kháng trụ tơng đơng} Trong : : hệ số hữu hiệu lấy nh sau: Nếu nh bệ cọc không tiếp xúc chặt chẽ với đất, đất bề mặt mềm yếu khả chịu tải riêng rẽ cọc phải đợc nhân với hệ số hữu hiệu , đợc lấy nh sau: = 0.65 với khoảng cách tim đến tim 2,5 lần đờng kính, = 1.0 với khoảng cách tim đến tim lần đờng kính, Đối với khoảng cách trung gian, giá trị đợc xác định nội suy tuyến tính Theo AASHTO, móng (trụ) khối tơng đơng để kiểm tra phá hoại khối thờng áp dụng nhóm cọc đất dính Cho nhóm cọc có chiều rộng X, chiều dài Y, chiều sâu Z nh hình 56 dới đây, sức kháng đỡ phá hoại khối, tính theo (N), là: Qg = ( X + 2Y ) Z S u + XYN C S u (105) Trong : Khi Z 2.5 X 0.2 X 0.2 Z N C = 51 + + Y X hi Z 2.5 X 0.2 X N C = 7.51 + Y Hình - Tác động nhóm cọc nh móng khối S u = cờng độ chịu cắt không thoát nớc trung bình dọc theo chiều sâu cọc (MPa) Su = cờng độ chịu cắt không thoát nớc đáy móng (MPa) b) Đất rời: Qg= xổng sức kháng dọc trục cọc đơn Thiết kế môn Học Nền móng 22TCN272 - 05 Trong : : hệ số hữu hiệu lấy =1 Kiểm toán theo trạng thái giới hạn sử dụng Xác định độ lún ổn định : a) Công thức xác định: Lún móng cọc đất rời Sử dụng SPT: Trong đó: = = 0,125 30 q I B N160 D, 0,5 B q = áp lực móng tĩnh tác dụng 2D b/3 cho móng tơng đơng áp lực với tải trọng tác dụng đỉnh nhóm đợc chia diện tích móng tơng đơng không bao gồm trọng lợng cọc đất cọc (MPa) B = chiều rộng hay chiều nhỏ nhóm cọc (mm), = độ lún nhóm cọc (mm) I = hệ số ảnh hởng chiều sâu chôn hữu hiệu nhóm D = độ sâu hữu hiệu lấy 2Db /3 (mm) Db = độ sâu chôn cọc lớp chịu lực (mm) N160 = giá trị trung bình đại diện hiệu chỉnh ứng suất tổng hiệu suất có hiệu búa N160 = CN.N60 N60 = (ER/60%).N [ ( C N = 0.77 log10 1.92 / V' N = )] CN < 2.0 số nhát búa cha hiệu chỉnh (Búa/300mm) N60 = Số nhát búa dã hiệu chỉnh cho hiệu suất búa (nhát/300mm) ER = hiệu suất búa tính theo phần trăm v = ứng suất thẳng đứng hữu hiệu (MPa) Có thể dự tính độ lún đàn hồi móng đất không dính theo công thức sau: Se = [q (1 - v ) A ] E s z đó: q0 = cờng độ tải trọng (MPa) Thiết kế môn Học Nền móng 22TCN272 - 05 A = diện tích móng (mm2) Es = mô đun Young đất lấy theo kết thí nghiệm phòng (MPa)(có thể lấy Eo) Z = hệ số hình dạng lấy theo quy định v = hệ số Poisson lấy theo quy định Lún móng cọc đất dính Tùy thuộc trạng thái ban đầu đất cố kết, cố kết bình thờng dới cố kết để có công thức tính nh sau: Đối với đất cố kết ban dầu ( nghĩa p > o ), 'p H C 'f Sc = C log + C log c cr 'o 'p ( + e o ) Đối với đất cố kết thông thờng ban đầu ( nghĩa /p = o) H C 'f SC = C log c 'p ( + e o ) Đối với đất cha cố kết hoàn toàn ban đầu (nghĩa p < o) ' H c f Sc = C c log ' ( + e o ) pc Trong đó: Hc = chiều cao lớp đất chịu nén (mm) e0 = tỷ số rỗng ứng suất thẳng đứng hữu hiệu ban đầu Ccr = số nén ép lại, đợc xác định từ thí nghiệm Cc = số nén ép , đợc xác định từ thí nghiệm p = ứng suất hữu hiệu thẳng đứng lớn khứ đất điểm lớp đất xét (MPa)( gọi áp lực tiền cố kết) o = ứng suất thẳng đứng hữu hiệu ban đầu đất điểm lớp đất xét (MPa) f = ứng suất thẳng đứng cuối hữu hiệu đất điểm lớp đất xét (MPa), f=o+', với thành phần ứng suất có Thiết kế môn Học Nền móng 22TCN272 - 05 hiệu tải trọng gây pc = ứng suất hữu hiệu thẳng đứng có đất không bao gồm ứng suất tăng thêm tải trọng móng, điểm lớp đất xét (MPa) Trình tự tính toán độ lún đất dính nh sau: (1) Xác định ứng suất có hiệu trọng lợng thân lớp đất theo chiều sâu,tính đến trọng tâm lớp đất Công thức : n ' = dni hi i =1 dni : trọng lợng thể tích đẩy đất (2) Xác định ứng suất gia tăng tải trọng trạng thái sử dụng gây tải trọng tác dụng độ sâu 2Db/3 Tải trọng phân bố theo đờng 2:1 theo móng tơng đơng nh hình vẽ Độ tăng ứng suất có hiệu lớp đất tải trọng gây ' = V ( B g + z i ).( L g + z i ) Trong đó: ' : độ tăng ứng suất có hiệu lớp đất tảI trọng gây V: tải trọng thẳng đứng theo trạng tháI giới hạn sử dụng Bg: chiều rộng mặt nhóm cọc (khoảng cách mép cọc cùng) Lg: chiều dài mặt nhóm cọc (khoảng cách mép cọc cùng) Zi: khoảng cách từ vị trí 2Db/3đến trọng tâm lớp đất cần tính (3) Độ lún tổng cộng dới móng cọc : Soánh o p để biết đất điều kiện cố kết thông thờng, cha cố kết cố kết Thiết kế môn Học Nền móng Tên lớp Chiều dày Lớp đất Chỉ số nén (1) Chỉ số nén lại áp lực tiền cố kết Hệ số rỗng ban đầu ứng suất có hiệu trọng lợng đất gây ứng suất có hiệu tải trọng gây Cr p eo o (3) (4) (5) (6) (7) Cc Hc (2) 22TCN272 - 05 ứng suất thẳng đứng cuối hữu hiệu Độ lún cố kết lớp thứ i f (8)=(6)+(7 ) Sci Tổng cộng Chú ý: Khi đất cố kết thông thờng (o=f)có thể tính nh sau: H C 'f SC = C c log ' p ( + e o ) H C '0 + ' = C log ' ( + e o ) c Kiểm toán chuyển vị ngang đỉnh cọc Điều kiện u 38mm Trong : u - chuyển vị ngang đỉnh cọc, lấy từ kết tính nội lực đầu cọc Cờng độ cốt thép cho cọc bệ cọc tính mối nối thi công cọc Tính bố trí cốt thép dọc cho cọc: a) Tính mômen theo sơ đồ cẩu cọc treo cọc: * Mô men lớn dùng để bố trí cốt thép: M tt = max( M max( ) ; M max( ) ) Trong đó: Mmax(1): Mô men cọc theo sơ đồ cẩu cọc Mmax(2): Mô men cọc theo sơ đồ treo cọc b) Tính lợng cốt thép cần thiết: (Theo môn học Kết cấu bê tông) As = 0.85adf c fy Trong đó: As fy ds (mm) A's = = = diện tích cốt thép chịu kéo cần thiết (mm2) giới hạn chảy quy định cốt thép (MPa) khoảng cách từ thớ nén đến trọng tâm cốt thép chịu kéo = diện tích cốt thép chịu nén (mm2) Thiết kế môn Học Nền móng 22TCN272 - 05 f y = giới hạn chảy cốt thép chịu nén (MPa) d's = khoảng cách từ thớ chịu nén đến trọng tâm cốt thép chịu nén (mm) f c = cờng độ chịu nén quy định bê tông tuổi 28 ngày (MPa) d = đờng kính cọc (mm) sau: = hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất quy định Điều 5.7.2.2 nh 0.85 f c' 28Mpa f c' 28 28Mpa f c' 56 Mpa = 0.85 0.05 0.65 f ' 56 Mpa c a = c1 ; Chiều dày khối ứng suất tơng đơng (mm) a = d e d e A : chiều cao chịu nén tơng đối tiết diện cọc, đó: A = Mn 0.85 f c' d de: Chiều cao có hiệu (chiều cao làm việc) cọc, lấy: d e=(0.8ữ0.9)d de=d-d1 với d1 kà trọng tâm cốt thép chịu kéo đến thớ chịu kéo dầm Mn: Mô men kháng uốn danh định Mn= M tt : Hệ số sức kháng quy ớc (với cấu kiện chịu uốn =0.9) Mtt: Mô men uốn Cờng độ c) Chọn đờng kính cốt thép dọc cọc bố trí vào mặt cắt ngang cọc Bố trí cốt thép đai cho cọc: (Do cọc chịu lực cắt nhỏ nên không cần Cờng độ cốt thép đai mà cần bố trí theo yêu cầu cấu tạo) 10 Thiết kế môn Học Nền móng 22TCN272 - 05 Phần iIi Bản vẽ Yêu cầu vẽ Bản vẽ Bố trí chung : - Đa đợc hình chiếu trụ cầu (mặt chính, mặt bằng, chiếu cạnh) - Trong hình chiếu phải có đầy đủ kính thớc: kính thớc chi tiết kích thớc tổng) - Quy cách viết chữ vẽ, đờng gióng kích thớc phải thống vẽ thống với vẽ lại Bản vẽ cốt thép cọc - Thể sơ đồ chia đốt cọc - Thể mặt đốt cọc mặt cắt ngang thể cọc - Các yêu cầu ghi kích thớc chữ viết nh vẽ Bố trí chung Bản vẽ mối nối cọc - Thể mặt mối nối cọc mặt cắt ngang thể chi tiết - Các yêu cầu ghi kích thớc chữ viết nh vẽ Bố trí chung Bản vẽ cốt thép bệ - Đa đợc mặt cắt bệ - Các yêu cầu ghi kích thớc chữ viết nh vẽ Bố trí chung Ghi Các số liệu đợc vẽ vẽ phải kết tính đa lại Các vẽ phải đợc vẽ theo tỷ lệ định để hợp lý vẽ, phải vẽ kích thớc 11 Thiết kế môn Học Nền móng 22TCN272 - 05 Một số ý tính toán phần mềm FB-pier để xác định nội lực cọc Trong menu Problem chọn Pile and Cap only Trong menu Pile and Cap + Xác định vi trí cọc tọa độ x, y.(Ví dụ nh hình vẽ số cọc theo trục x số cọc theo trục y 3) + Cao độ mũi cọc: Tip Elev: -25m + Có thể chọn cọc theo ô Pile/Shaft type: Cọc bê tông cốt thép đúc sẵn: vào phần Precast: chọn đờng kính cọc d=30-45cm Cọc khoan nhồi: Drilled Shaft + Có thể sửa đổi mặt cắt cọc phần Edit cross section: Vào section dimentions để thay đổi kích thớc cọc nh chiều dài(length), chiều rộng(width) chiều dày(depth) Thay đổi cốt thép cọc vào phần Edit section contents : Chỉ dùng phần group group ( ví dụ cốt thép dọc) Điền vào diện tích mặt cắt ngang cốt thép dọc: Bar Area Khoảng cách cốt thép dọc : Start coord Trong menu Soil 12 Thiết kế môn Học Nền móng 22TCN272 - 05 + Đất dính: Cohesive: Điền giá trị sức kháng cắt không thoát nớc(Undrained shear strength) Trọng lợng thể tích(Unit) Mô hình tơng tác cọc- đất chọn theo hình vẽ(đối với cọc đóng) Cao độ mực nớc cao độ lớp đất(đỉnh lớp đáy lớp) + Đất rời: Cohesionless Trong menu Load( Gán tải trọng) 13 Thiết kế môn Học Nền móng 22TCN272 - 05 g + Trong cửa sổ 3D view chọn vị trí gán tải trọng + Chú ý: Đối với phơng dọc cầu Tải trọng thẳng đứng Z (Z load) Tải trọng ngang Y (Y load) Mô men Mx(moment about X) Đối với phơng ngang cầu Tải trọng thẳng đứng Z (Z load) Tải trọng ngang X (X load) Mô men My(moment about Y) Chạy chơng trình xuất kết + Vào Analysis để tính toán 14 Thiết kế môn Học Nền móng 22TCN272 - 05 + Xuất kết Chọn Show piles with maximum valuaes for all load case Chọn lực cắt (shear 2) Mô men (moment 3) Lực dọc (Axial) + Có thể xem nội lực cọc cách chọn vào cọc + Vào ControlView analysis da ta , xuất kết Notepad 15 Thiết kế môn Học Nền móng 22TCN272 - 05 Result Type Value Load Comb Pile *** Maximum pile forces *** Max shear in direction 0.2612E+01 KN Max shear in direction -0.5401E+02 KN Max moment about axis -0.9784E+01 KN-m Max moment about axis -0.3718E+00 KN-m Max axial force -0.1017E+04 KN Max torsional force 0.0000E+00 KN-m 0 Max demand/capacity ratio 0.7185E+00 + Kết luận: Nội lực dọc trục lớn cọc là: 1017 kN Lực cắt : 2.612 kN Mô ment : -0.3718 kN-m 16 [...]... trình và xuất các kết quả + Vào Analysis để tính toán 14 Thiết kế môn Học Nền móng 22TCN272 - 05 + Xuất kết quả Chọn Show piles with maximum valuaes for all load case Chọn lực cắt (shear 2) Mô men (moment 3) Lực dọc (Axial) + Có thể xem nội lực của từng cọc bằng cách chọn vào cọc đó + Vào ControlView analysis da ta , xuất kết quả ra Notepad 15 Thiết kế môn Học Nền móng 22TCN272 - 05 Result Type Value... 12 Thiết kế môn Học Nền móng 22TCN272 - 05 + Đất dính: Cohesive: Điền giá trị sức kháng cắt không thoát nớc(Undrained shear strength) Trọng lợng thể tích(Unit) Mô hình tơng tác giữa cọc- đất có thể chọn theo hình vẽ(đối với cọc đóng) Cao độ mực nớc và các cao độ của lớp đất(đỉnh lớp và đáy lớp) + Đất rời: Cohesionless 4 Trong menu Load( Gán tải trọng) 13 Thiết kế môn Học Nền móng 22TCN272 - 05. .. Các yêu cầu về ghi kích thớc và chữ viết nh ở bản vẽ Bố trí chung Ghi chú 1 Các số liệu đợc vẽ trong bản vẽ phải là kết quả của bản tính đa lại 2 Các bản vẽ phải đợc vẽ theo tỷ lệ nhất định để hợp lý trong bản vẽ, phải vẽ đúng kích thớc của nó 11 Thiết kế môn Học Nền móng 22TCN272 - 05 Một số chú ý khi tính toán bằng phần mềm FB-pier để xác định nội lực của cọc 1 Trong menu Problem chọn Pile and Cap.. .Thiết kế môn Học Nền móng 22TCN272 - 05 Phần iIi Bản vẽ Yêu cầu các bản vẽ 1 Bản vẽ Bố trí chung : - Đa ra đợc 3 hình chiếu của trụ cầu (mặt chính, mặt bằng, chiếu cạnh) - Trong mỗi hình chiếu đều phải có đầy đủ các kính... 2 axis -0.9784E+01 KN-m 1 0 3 Max moment about 3 axis -0.3718E+00 KN-m 1 0 8 Max axial force -0.1017E+04 KN 1 0 3 Max torsional force 0.0000E+00 KN-m 0 0 0 Max demand/capacity ratio 0.7185E+00 1 0 2 + Kết luận: Nội lực dọc trục lớn nhất trong cọc là: 1017 kN Lực cắt : 2.612 kN Mô ment : -0.3718 kN-m 16