thiết kế môn học nền móng

Thiết kế môn học móng PHầN I BáO CáO KHảO SáT ĐịA CHấT CÔNG TRìNH I Cấu trúc địa chất đặc điểm lớp đất Các ký hiệu sử dụng tính toán: s n W WL Wp a k n e Sr c : Trọng lợng riêng đất tự nhiên (kN/m3) : Trọng lợng riêng hạt đất (kN/m3 : Trọng lợng riêng nớc ( n=9.81kN/m3) : Độ ẩm (%) : Giới hạn chảy (%) : Giới hạn dẻo (%) : Hệ số nén (m2/kN) : Hệ số thấm (m/s) : Độ rỗng : Hệ số rỗng : Độ bão : Lực dính đơn vị (kN/m2) : Tỷ trọng đất (độ) : Tỷ trọng đất Tại lỗ khoan BH3, khoan xuống cao độ - 40m, gặp lớp đất nh sau: Lớp 1: Lớp lớp cát bụi,màu xám,xám đen kết cấu rời rạc Chiều dày lớp xác định đợc BH3 4.30m, cao độ mặt lớp 0.00m, cao độ đáy -4.30m Chiều sâu xói lớp đất 2.40m Lớp 2: Lớp lớp sét màu xám nâu,xám đen,trạng thái chảy, phân bố dới lớp Chiều dày lớp 3.90m, cao độ mặt lớp -4.30, cao độ đáy -8.20m.Lớp đất có độ ẩm W = 52.2% ,độ bão hoà Sr = 99.2.co độ sệt IL= 1.42 Lớp 3: Lớp thứ gặp BH3 lớp cát hạt nhỏ màu xám,kết cấu chặt vừa, phân bố dới lớp Chiều dày lớp 28.80 m, cao độ mặt lớp -8.20 m, cao độ đáy lớp -37.0m Lớp 4: Lớp thứ lớp cát hạt trung, màu xám, kết cấu chặt, phân bố dới lớp Chiều dày lớp 3.00 m, cao độ mặt lớp -37.0m, cao độ đáy lớp -40.0m II Nhận xét kiến nghị Theo tài liệu khảo sát địa chất công trình, phạm vi nghiên cứu qui mô công trình dự kiến xây dựng, ta có số nhận xét kiến nghị sau: Đờng sắt K47 Thiết kế môn học móng Nhận xét: + Điều kiện địa chất công trình phạm vi khảo sát nhìn chung phức tạp, có nhiều lớp đất phân bố thay đổi phức tạp + Lớp đất số 1, lớp đất yếu số xuyên tiêu chuẩn sức chịu tải nhỏ, lớp có trị số SPT trung bình, lớp có trị số SPT sức chịu tải cao + Lớp đất số dễ bị lún sụt xây dựng trụ cầu Kiến nghị + Với đặc điểm địa chất công trình đây, nên sử dụng giải pháp móng cọc ma sát BTCT cho công trình cầu lấy lớp đất số làm tầng tựa cọc + Nên cọc ngập sâu vào lớp đất số để tận dụng khả chịu ma sat cọc Đờng sắt K47 Thiết kế môn học móng PHầN II THIếT Kế Kĩ THUậT Bố trí chung công trình Dọc cầu Ngang cầu +9.60(CĐĐT) 450 25 150 25 120 25 170 125 620 960 620 800 +3.90(MNTT) +2.80(MNTN) 125 170 960 150 25 60 80 60 80 +8.80(MNCN) 170 200 200 +2.00(CĐĐB) 0.00(CĐĐAB) 5@120=600 50 50 700 50 3@120=360 460 0.00(CĐMĐ) 50 -1.70(MĐSX) -1.70(MĐSX) Sét pha -5.20 24 cọc BTCT 450 X 450 L = 29.00 m Cát hạt nhỏ -14.20 Sét pha -18.50 Cát hạt nhỏ -28.00 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 P18 P19 P20 P21 P22 P23 P24 700 P3 500 P2 800 P1 50 50 5@120=600 50 150 460 3@120=360 50 150 -28.00 700 460 mặt cọc mặt trụ Đờng sắt K47 Thiết kế môn học móng I Lựa chọn kích thớc công trình 1.1 Lựa chọn kích thớc cao độ bệ cọc Cao độ đỉnh trụ (CĐĐT) Theo số liệu cho: MNCN: Mực nớc cao nhất, MNCN = 3.00m MNTT : Mực nớc thấp nhất, MNTT = 1.50m Sông không thông thuyền => Cao độ đỉnh trụ: CĐĐT = MNCN + 0.5 = 3.0 + 0.5 = +3.5m Cao độ đỉnh bệ (CĐĐB) Cao độ đỉnh bệ MNTN - 0.5m = 1.5 - 0.5 = 1m => Chọn cao độ đỉnh bệ: CĐĐB = +1.0m Cao độ đáy bệ (CĐĐAB) Cao độ đáy bệ = CĐĐB - Hb Hb : Chiều dày bệ móng (Hb = 1.5m ữ 2m ) Chọn Hb = m => Cao độ đáy bệ: CĐĐAB = 1.0 - 2.0 = -1.0 m Vậy chọn thông số thiết kế nh sau: Cao độ đỉnh trụ Httr = ? Httr = ? MNTT MNTN b=? 450 b=? Hb = ? a=? Hb = ? a=? 150 25 Htt 25 120 25 60 80 800 60 80 170 Cao độ đỉnh trụ : CĐĐT = + 3.5m Cao độ đỉnh bệ : CĐĐB = + 1.0m Cao độ đáy bệ : CĐĐAB = -1.0m Bề dầy bệ móng : Hb = m 1.2 Chọn kích thớc cọc cao độ mũi cọc Đờng sắt K47 Thiết kế môn học móng Theo tính chất công trình cầu có tải trọng truyền xuống móng lớn, địa chất có lớp đất chịu lực nằm cách mặt đất 8.2m tầng đá gốc, nên chọn giải pháp móng móng cọc ma sát BTCT Chọn cọc bê tông cốt thép đúc sẵn, cọc có kích thớc 0.45x0.45m; đợc đóng vào lớp số lớp cát hạt nhỏ, kết cấu chặt vừa Cao độ mũi cọc -29.00m Nh cọc đợc đóng vào lớp đất số có chiều dày 20.8m Chiều dài cọc (Lc) đợc xác định nh sau: Lc = CĐĐB - Hb - CĐMC Lc = 1.0 - 2.0 - (- 29.0) = 28.00 m Trong đó: CĐĐB = 1.00 m : Cao độ đỉnh bệ Hb = 2.00 m : Chiều dày bệ móng CĐMC = -29.00m : Cao độ mũi cọc Kiểm tra: Lc 29 = = 64.44 < 70 d 0.45 => Thoả mãn yêu cầu độ mảnh Tổng chiều dài đúc cọc là: L = L c + 1m = 28.00 + 1m = 29.00m Cọc đợc tổ hợp từ đốt cọc với tổng chiều dài đúc cọc là: 28m = 10m +10m + 9m Nh hai đốt thân cọc có chiều dài 10m ; đốt mũi có chiều dài 9m Các đốt cọc đợc nối với hàn trình thi công đóng cọc II Lập tổ hợp tải trọng Thiết kế 2.1 Trọng lợng thân trụ 2.1.1 Tính chiều cao thân trụ Chiều cao thân trụ Htr: Htr = CĐĐT - CĐĐB - CDMT Htr = 3.5 - 1.0 - 1.4 = 1.1m Trong đó: Cao độ đỉnh trụ : CĐĐT = + 3.5m Cao độ đỉnh bệ : CĐĐB = + 1.0m Chiều dày mũ trụ : CDMT = 0.8+0.6 = 1.4m 2.1.2 Thể tích toàn phần (không kể bệ cọc) Đờng sắt K47 Cao độ đỉnh trụ V1 V2 30 Thiết kế môn học móng Cao độ đáy dầm V1 V2 Htt MNCN V3 V3 MNTT MNTN Thể tích trụ toàn phần Vtr : Vtr = V1 + V2 + V3 = (8 + 4.5 + 0.25 x 2) x1.2 x1.7 x0.8 + x1.7 x0.6 + ( + 3.3 x1.2) x1.1 = 10.88 + 6.63 + 5.6 = 23.11 m3 2.1.2 Thể tích phần trụ ngập nớc (không kể bệ cọc) Thể tích trụ ngập nớc Vtn: Vtn = Str x (MNTN - CĐĐB) =( x1.2 + 3.3 x1.2) x (1.5 1.0) = 2.545m Trongđó: MNTN = 1.5 m : Mực nớc thấp CĐĐB = 1.0 m : Cao độ đỉnh bệ Str : Diện tích mặt cắt ngang thân trụ (m2) 2.2 Lập tổ hợp tải trọng thiết kế với MNTN Các tổ hợp tải trọng đề nh sau: Tải trọng - Tĩnh tải thẳng đứng Đơn vị kN TTGHSD 5500 - Hoạt tải thẳng đứng kN 3800 H oh - Hoạt tải nằm ngang kN 120 KN.m 650 N ot N oh M o - Hoạt tải mômen Hệ số tải trọng: Hoạt tải : n = 1.75 Tĩnh tải : n = 1.25 bt = 24,50 kN/m3 : Trọng lợng riêng bê tông n = 9,81 kN/m3 : Trọng lợng riêng nớc Đờng sắt K47 Thiết kế môn học móng 2.2.1 Tổ hợp tải trọng theo phơng ngang cầu TTGHSD Tải trọng thẳng đứng tiêu chuẩn ngang cầu: o o N SD = N h + ( N t + bt xVtr ) n xVtn = 3800 + (5500 + 24.50x23.11) 9.81x2.545 = 9841.23 kN Tải trọng ngang tiêu chuẩn ngang cầu: H 1SD = Ho = 120 kN Mômen tiêu chuẩn ngang cầu: M 1SD = M o + H oh x(C Đ Đ T C Đ Đ B ) = 650 + 120 x(3.5 1.0) = 950 kN.m 2.2.2 Tổ hợp tải trọng theo phơng ngang cầu TTGHCĐ Tải trọng thẳng đứng tính toán ngang cầu N 1C Đ = 1.75xN oh + 1.25x( N ot + bt xVtr ) n xVtn = 1.75x3800 + 1.25x(5500 + 24.50x23.11) 9.81x2.545 = 14207.78kN Tải trọng ngang tính toán ngang cầu: H 1C Đ = 1.75x H oh = 1.75x120 =210 kN Mômen tính toán ngang cầu: M 1C Đ = 1.75xM o + 1.75xH oh x(C Đ Đ T C Đ Đ B ) = 1.75 x650 + 1.75 x120 x(3.5 1.0) = 1662.5kN.m Tổ hợp tải trọng thiết kế TạI ĐỉNH Bệ Tải trọng Tải trọng thẳng đứng Tải trọng ngang Mômen Đơn vị kN kN kN.m TTGHSD 9841.23 120 950 TTGHCĐ 14207.78 210 1662.5 iii Xác định sức chịu tải dọc trục cọc 3.1 Sức kháng nén dọc trục theo vật liệu PR Chọn vật liệu: + Cọc bê tông cốt thép, tiết diện cọc hình vuông: 0.45m x 0.45m Đờng sắt K47 Thiết kế môn học móng + Bê tông có fc' = 30MPa + Thép ASTM A615, có fy = 420 MPa 450 50 2@175=350 50 Bố trí cốt thép cọc : + Cốt chủ : Chọn 8#22, bố trí xuyên suốt chiều dài cọc + Cốt đai : Chọn thép 50 2@175=350 50 450 Mặt cắt ngang cọc BTCT Sức kháng nén dọc trục theo vật liệu: PR Dùng cốt đai thờng, ta có: PR = xPn = x0.8x{0.85x fc' x(Ag Ast) + fyxAst} Trong đó: : Hệ số sức kháng bê tông, = 0.75 fc' : Cờng độ nén quy định bê tông tuổi 28 ngày (MPa) fy : Giới hạn chảy tối thiểu quy định cốt thép (MPa) Ag : Diện tích mặt cắt nguyên cọc, Ag = 450x450 = 2025000mm2 Ast : Diện tích cốt thép, Ast = 8x387=3096mm2 Vậy: PR = 0.75x0.8x{0.85x30x(202500 3096) + 420x3096} = 3831073.2 N 3831.1KN 3.2 Sức kháng nén dọc trục theo đất QR Sức kháng nén dọc trục theo đất nền: QR = qp Q p + qs Q s Với: Q s = q s A s ; Q p = q p A p Trong đó: Qp : Sức kháng mũi cọc (MPa) Đờng sắt K47 Thiết kế môn học móng qp : Sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa) Qs qs Ap As qp : Sức kháng thân cọc (MPa) : Sức kháng đơn vị thân cọc (MPa) : Diện tích mũi cọc (mm2) : Diện tích bề mặt thân cọc (mm2) : Hệ số sức kháng sức kháng mũi cọc qs : Hệ số sức kháng sức kháng thân cọc qs = 0.7 v đất sét với v = 0.8 ta có: qs = 0.56 qs = 0.45 v đất cát với v = 0.8 ta có: qs = 0.36 q = 0.45 v đất cát với v = 0.8 ta có: q = 0.36 3.2.1 Sức kháng thân cọc Qs Do thân cọc ngàm lớp đất, có lớp đất dính lớp đất rời, nên ta tính Qs theo hai phơng pháp: Đối với lớp đất cát: Tính theo phơng pháp SPT Đối với lớp đất sét: Tính theo phơng pháp Đối với lớp đất sét: Theo phơng pháp , sức kháng đơn vị thân cọc qs nh sau: q s = S u Trong đó: Su: Cờng độ kháng cắt không thoát nớc trung bình (Mpa), Su = Cuu : Hệ số kết dính phụ thuộc vào Su tỷ số theo tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 Db hệ số dính đợc tra bảng D Đồng thời ta tham khảo công thức xác định API nh sau : - Nếu Su 25 Kpa = 1.0 S 25KPa - Nếu 25 Kpa < Su < 75 Kpa = 0.5 u 50KPa - Nếu Su 75 Kpa = 0.5 Lớp : Ta có: Su = 17.2KN/m = 17.2Kpa = 0.0172Mpa Db = 3.90m Ta có: =1.00 Đờng sắt K47 Thiết kế môn học móng Tên lớp Lớp Độ sâu (m) Chiều dày (m) Chu vi (m) 4.3 3.9 1.8 Cờng độ kháng cắt Su (N/mm2) 0.0172 Hệ số qS Qs (N/mm2) (N) 1.000 0.0172 120774 Đối với lớp đất cát: Sức kháng thân cọc Qs nh sau: Qs = qs x As qs = 0.0019 N Trong : As : Diện tích bề mặt thân cọc (mm2) N : Số đếm búa SPT trung bình dọc theo thân cọc (búa/300mm) Ta có bảng : Tên lớp Độ sâu Chiều dày Lớp 0 Lớp3 Chu vi Chỉ số SPT 2 1.8 1.8 1.8 8.2 10 13 16 19 22 24 27 1.8 3 3 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8 Chỉ số SPT trung bình qs Asi 0 3600000 3600000 13680 13680 3240000 5400000 5400000 5400000 5400000 3600000 5400000 49248 112860 112860 143640 205200 82080 225720 2 2 0.004 0.004 11 11 14 20 12 22 11 11 14 20 12 22 0.015 0.021 0.021 0.027 0.038 0.023 0.042 Qsi 931608 Vậy sức kháng thân cọc nh sau: 10 Đờng sắt K47 Thiết kế môn học móng Ptt = min( PR , Q R ) =min(3831.1; 895.75) = 895.75 KN iV chọn số lợng cọc bố trí cọc móng 4.1 Tính số lợng cọc n: Số lợng cọc n đợc xác định nh sau: n N Ptt Trong đó: N : Tải trọng thẳng đứng TTGHCĐ (KN) Ptt : Sức kháng dọc trục cọc đơn (KN) Thay số: n 14207.78 = 15.86 Chọn n = 24 cọc 895.75 4.2 Bố trí cọc móng 4.2.1 Bố trí cọc mặt Tiêu chuẩn 22TCN 272 05 quy định: Khoảng cách từ mặt bên cọc tới mép gần móng phải lớn 225mm Khoảng cách tim đến tim cọc không đợc nhỏ 750mm 2.5 lần đờng kính hay bề rộng cọc, chọn giá trị lớn Với n = 24 cọc đợc bố trí theo dạng lới ô vuông mặt đợc bố trí thẳng đứng mặt đứng, với thông số : + Số hàng cọc theo phơng dọc cầu Khoảng cách tìm hàng cọc theo phơng dọc cầu 1200 mm + Số hàng cọc theo phơng ngang cầu Khoảng cách tim hàng cọc theo phơng ngang cầu 1200 mm + Khoảng cách từ tim cọc đến mép bệ theo hai phơng dọc cầu ngang cầu 500 mm 13 Đờng sắt K47 50 3@120=360 50 460 Thiết kế môn học móng P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 P18 P19 P20 P21 P22 P23 P24 50 5@120=600 50 700 4.2.2 Tính thể tích bệ Với 24 cọc bố trí nh hình vẽ, ta có kích bệ là: 4600mm x 7000mm Trong : a = 1700mm b = 1250mm Thể tích bệ là: Vb = 7000x4600x2000 = 64.4x109mm3 = 64.4m3 4.3 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên đáy bệ 4.3.1 Tổ hợp hợp trọng TTGHSD Tải trọng thẳng đứng: SD N SD = N + ( bt n )xVb = 9841.23 + (24.5 - 9.81)x64.4 = 10787.27KN Tải trọng ngang: SD H SD = H = 120.00 KN Mômen SD SD M SD = M + H xH b = 950+ 120x2 = 1190KN.m 4.3.2 Tổ hợp hợp trọng TTGHCĐ Tải trọng thẳng đứng: N C2 Đ = N 1C Đ + (1.25x bt n )xVb = 14207.78 + (1.25x24.5 - 9.81)x64.4=15548.27KN Tải trọng ngang: H C2 Đ = H1C Đ = 210 KN Mômen M C2 Đ = M 1C Đ + H 1C Đ xH b = 1662.5+ 210x2 = 2082.5KN.m Tổ hợp tải trọng tác dụng LÊN ĐáY Bệ 14 Đờng sắt K47 Thiết kế môn học móng Tải trọng Đơn vị TTGHSD TTGHCĐ Tải trọng thẳng đứng kN 10787.27 15548.27 Tải trọng ngang kN 120.00 210.00 Mômen kN.m 1190 2082.5 V kiểm toán theo trạng thái giới hạn cờng độ i 5.1 Kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn 5.1.1 Tính nội lực tác dụng đầu cọc Sử dụng chơng trình FB PIER V3 ta tính đợc nội lực cọc nh sau: *** Maximum pile forces *** Max shear in direction 0.2045E+02 KN 12 Max shear in direction 0.4696E+01 KN 22 Max moment about axis 0.1172E+01 KN-M 22 Max moment about axis -0.4186E+01 KN-M 12 Max axial force -0.7764E+03 KN Max torsional force 0.0000E+00 KN-M 0 Max demand/capacity ratio 0.2303E+00 11 Vậy, Nmax = 776.4KN 5.1.2 Kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn Công thức kiểm toán: N max + N Ptt Trong đó: Nmax: Nội lực lớn tác dụng lên đầu cọc (lực dọc trục) N : Trọng lợng thân cọc (kN) Ptt : Sức kháng dọc trục cọc đơn (kN) Ta có: Ptt = 895.75KN N = Lc d ( bt n ) = 29 x0.45 x (24.5 9.81) = 86.3KN Vậy: N max + N =776.4 + 86.3 = 862.7 KN Ptt = 895.75 KN => Đạt 5.2 Kiểm toán sức kháng dọc trục nhóm cọc Công thức kiểm toán sức kháng dọc trục nhóm cọc : Vc Q R = g Q g = g1 Qg1 + g Qg2 15 Đờng sắt K47 Thiết kế môn học móng Trong đó: VC : Tổng lực gây nén nhóm cọc nhân hệ số VC = 15548.27 (kN) 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 g1, g2 : Hệ số sức kháng đỡ nhóm cọc đất dính, đất rời Qg1, Qg2 : Sức kháng đỡ dọc trục danh định nhóm cọc đất dính, đất rời 5.2.1 Với đất dính Qg1 = min{xTổng sức kháng dọc trục cọc đơn; sức kháng trụ tơng đơng} = min{Q1; Q2} Với: Hệ số hữu hiệu Q1 : xTổng sức kháng dọc trục cọc đơn đất dính : Sức kháng trụ tơng đơng Q2 Sức kháng đỡ phá hoại khối đợc xác theo công thức: Q2 = ( X + 2Y ) ZSu + XYN cSu Trong đó: X : Chiều rộng nhóm cọc Y : Chiều dài nhóm cọc Z : Chiều sâu nhóm cọc NC : Hệ số phụ thuộc tỷ số Z/X Su : Cờng độ chịu cắt không thoát nớc dọc theo chiều sâu cọc (MPa) Su : Cờng độ chịu cắt không thoát nớc đáy móng (MPa) 16 Đờng sắt K47 Thiết kế môn học móng Do theo quy trình cha có công thức đầy đủ để tính toán cho cọc ngàm vào lớp đất không đồng nhất.Và với thiết kế cọc co l = 29m ngàm sâu vào tầng chịu lực(lớp thứ 3) đoạn l = 20.8m.Ta huy động kiểm toán sức kháng cuả nhóm cọc lớp thứ Ta có : Với đất rời Qg2 = x Tổng sức kháng dọc trục cọc đơn Trong đó: Hệ số hữu hiệu lấy =1 Sức kháng thân cọc cọc đơn lớp 3là: Qs3 = 931608 N Vậy: Tổng sức kháng thân cọc nhóm cọc đất cát: Qs = nxQs = 24 x931608 = 22358592 N = 22358.6 KN Mũi cọc đặt cao độ -29m lớp 3, sức kháng mũi cọc nhóm cọc: Q p = nxQ p = 24 x6.624 x 202500 = 32192640 N = 32192.64 KN Do đó: Qg2 = 22358.6 + 32192.64 = 54551.24 KN g2 = Hệ số sức kháng cọc đơn, g2 = 0.36 Vậy sức kháng dọc trục nhóm cọc: QR = 0.36 x 54551.24 = 19638.4464 KN > VC = 15548.27 KN Đạt 17 Đờng sắt K47 Thiết kế môn học móng VI kiểm toán theo trạng thái giới hạn sử dụng 6.1 Xác định độ lún ổn định Do lớp đất 1, 2, 3, lớp đất yếu, lớp đất lớp đất tốt nên độ lún ổn định kết cấu móng đợc xác định theo móng tơng đơng, theo sơ đồ nh hình vẽ: Ta có: Db = 20800mm Móng tơng đơng nằm lớp đất cách đỉnh lớp khoảng 2/3Db = 13870mm Với lớp đất rời ta có công thức xác định độ lún móng nh sau: 30q.I B Sử dụng kết SPT: = N corr N D' Trong đó: I = 0.125 0.5 q = o B S Với: : Độ lún nhóm cọc (mm) q : p lực tĩnh tác dụng 2Db/3 cho móng tơng đơng, áp lực với tải trọng tác dụng đỉnh nhóm cọc đợc chia diện tích móng tơng đơng không bao gồm trọng lợng cọc đất cọc N0 : Tải trọng thẳng đứng đáy bệ TTGHSD, N0 =10787.27KN S : Diện tích móng tơng đơng B : Chiều rộng hay chiều nhỏ nhóm cọc (mm), B = 4050 mm Db : Độ sâu chôn cọc lớp đất chịu lực D : Độ sâu hữu hiệu lấy 2Db/3 (mm), D = 13870 mm 18 Đờng sắt K47 Thiết kế môn học móng Ncorr: Giá trị trung bình đại diện hiệu chỉnh cho số đếm SPT tầng phủ độ sâu B phía dới đế móng tơng đơng (Búa/300mm) I : Hệ số ảnh hởng chiều sâu chôn hữu hiệu nhóm Ta có: I = 0.125 D' 13870 = 0.125 x = 0.572 > 0.5 B 4050 Tính q: Kích thớc móng tơng đơng : + Chiều rộng móng tơng đơng khoảng cách tim cọc xa theo chiều ngang cầu + đờng kính cọc: Btđ = 3x1.2 + 0.45 = 4.05 m + Chiều dài móng tơng đơng khoảng cách tim cọc xa theo chiều dọc cầu + đờng kính cọc: Ltđ = 5x1.2 + 0.45 = 6.45 m Diện tích móng tơng đơng S = Btđ x Ltđ = 4.05x6.45 =24.50 m2 Do đó: q = 10787.27 = 440.3 KN/m2 = 0.440N/mm2 24.50 Tính Ncorr: 1.92 N corr = 0.77 log ' N 06 v 10 Trong đó: Ncorr: Số đếm SPT gần mũi cọc hiệu chỉnh cho áp lực tầng phủ 'v : ng suất thẳng đứng có hiệu (N/mm2) N06 = E.R 80% N = N = N 60% 60% N : số SPT vị chí 2/3.Db Nội suy ta đợc N = 20(Búa/300mm) Tính 'v : Ta có: = (h1 hx ) + h2 + h3 = 28x(4.3-2.4) + 7.02x3.9 + 8.65x20.8 = 223.03 KN/m2 => 'v = 223.03 KN/m2 0.223N/mm2 Thay số vào ta có: 1.92 N corr = 0.77 log 20 = 14.4 (Búa/300mm) 10 0.223 19 Đờng sắt K47 Thiết kế môn học móng 30 q.I B 30 x0.440 x0.572 4050 => = = = 33.4mm 14.4 N corr Vậy độ lún nhóm cọc là: 33.4mm = 3.34 cm 6.2 Kiểm toán chuyển vị ngang đỉnh cọc Sử dụng phần mền tính toán móng FB-PIER ta tính đợc chuyển vị theo phơng dọc cầu (X), phơng ngang cầu (Y), phơng thẳng đứng (Z) vị trí đầu cọc nh sau : ********************************************** *** Maximum pile head displacements *** Max displacement in axial 0.2243E-02 M Max displacement in x 0.1085E-02 M Max displacement in y 0.2613E-04 M 1 0 10 21 Kết luận chuyển vị ngang lớn đỉnh cọc là: Theo phơng (X): y = 0.2613 10-4 m = 0.026 mm 38mm Theo phơng (Y): x = 0.1085 10-2 m = 1.085 mm 38mm Vậy đảm bảo yêu cầu chuyển vị ngang 20 Đờng sắt K47 Thiết kế môn học móng VII cờng độ cốt thép cho cọc bệ cọc 7.1 Tính bố trí cốt thép dọc cho cọc Tổng chiều dài cọc dùng để tính toán bố trí cốt thép chiều dài đúc cọc : Lc = 29 (m) Đợc chia thành đốt, đốt có chiều dài L d = 10 (m) đốt có chiều dài Ld = (m) Ta tính toán bố trí cho đốt cọc 7.1.1 Tính mô men theo sơ đồ cẩu cọc treo cọc Mô men lớn dùng để bố trí cốt thép Mtt = max(Mmax(1) ; Mmax(2)) Trong đó: Mmax(1): Mômen cọc theo sơ đồ cẩu cọc Mmax(2): Mômen cọc theo sơ đồ treo cọc 7.1.1.1 Tính mômen cho đốt cọc có chiều dài Ld = m Tính mô men lớn cọc theo sơ đồ cẩu cọc Các móc cẩu đặt cách đầu cọc đoạn : a = 0.207L d = 0.207x9 = 1.863(m) Chọn a = 1.8m Trọng lợng thân cọc đợc xem nh tải trọng phân bố chiều dài đoạn cọc: q1 = bt.A = 24,5*0,452 = 4,96 (KN/m) Dới tác dụng trọng lợng thân ta có biểu đồ mô men nh sau : 1.8 5.4 8.04 1.8 8.04 10.04 Ta có mặt cắt có giá trị mô men lớn : Mmax(1)= 10.04 KN.m 21 Đờng sắt K47 Thiết kế môn học móng Tính mô men lớn cọc theo sơ đồ treo cọc Móc đợc đặt cách đầu cọc đoạn b = 0.294Ld = 0.294 x = 2.646 (m) Dới tác dụng trọng lợng thân ta có biểu đồ mô men nh sau : 2.646 6.354 17.36 16.35 Ta có mặt cắt có giá trị mô men lớn : Mmax(2)= 17.36 KN.m Vậy mô men lớn dùng để bố trí cốt thép : Mtt = max(Mmax(1) ; Mmax(2) ) = max(10.04; 17.36) = 17.36 KN.m 22 Đờng sắt K47 Thiết kế môn học móng 7.1.1.2 Tính mômen cho đốt cọc có chiều dài Ld = 10 m Tính mô men lớn cọc theo sơ đồ cẩu cọc Các móc cẩu đặt cách đầu cọc đoạn : 0.207L d = 0.207x10 2(m) Trọng lợng thân cọc đợc xem nh tải trọng phân bố chiều dài đoạn cọc q1 = bt.A = 24,5*0,452 = 4,96 (KN/m) Dới tác dụng trọng lợng thân ta có biểu đồ mô men nh sau : 9.92 9.92 12.4 Ta có mặt cắt có giá trị mô men lớn : Mmax(1)= 12.4KN.m Tính mô men lớn cọc theo sơ đồ treo cọc Móc đợc đặt cách đầu cọc đoạn b = 0.294Ld = 0.294 x 10 = 2.94(m) Dới tác dụng trọng lợng thân ta có biểu đồ mô men nh sau : 2.94 7.06 21.44 20.18 23 Đờng sắt K47 Thiết kế môn học móng Ta có mặt cắt có giá trị mô men lớn : Mmax(2)= 21.44 KN.m Vậy mô men lớn dùng để bố trí cốt thép : Mtt = max(Mmax(1) ; Mmax(2) ) = max(12.4; 21.44) = 21.44 KN.m 7.1.2 Tính bố trí cốt thép dọc cho cọc 450 50 2@175=350 50 Ta chọn cốt thép dọc chủ chịu lực thép ASTM A615M Gồm 22 có fy = 420 MPa đợc bố trí mặt cắt ngang cọc nh hình vẽ : 50 2@175=350 50 450 Ta tính duyệt lại mặt cắt bất lợi trờng hợp bất lợi mặt cắt có mô men lớn trờng hợp treo cọc: +) Cọc có chiều dài Ld= m Mtt = 17.36 KN.m +) Cọc có chiều dài Ld= 10 m Mtt = 21.44 KN.m Kiểm tra bê tông có bị nứt hay không trình cẩu treo cọc Ta có : Cờng độ chịu kéo uốn bê tông : fr = 0.63 ì f ' c = 0.63 ì 28 = 3.334( MPa ) 0.8.fr = 0.8*3.334 = 2.667 (MPa) ng suất kéo thớ mặt cắt nguyên : +) Cọc có chiều dài Ld= m: M fct = tt x d = M tt = x17.36 x10 = 1.143 (MPa) Ig d3 450 +) Cọc có chiều dài Ld= 10 m: 24 Đờng sắt K47 Thiết kế môn học móng f ct = M tt d M x21.44x10 x = tt = = 1.41 (MPa) Ig d 450 Vậy: fct < 0.8fr Cọc không bị nứt cẩu treo cọc Tính duyệt khả chịu lực Nhận xét : Do cốt thép đợc bố trí đối xứng,mặt khác ta biết bê tông có cờng độ chịu kéo nhỏ nhiều so với cờng độ chịu nén trục trung hòa lệch phía trục đối xứng ' + Giả thiết tất cốt thép chảy dẻo fs = fs = fy Phơng trình cân nội lực theo phơng trục dầm : A s1fy + A s2 fy = 0.85a.d.fc' + A 's fy Trong : As1và As2 : Diện tích cốt thép chịu kéo (mm2) A 's : Diện tích cốt thép chịu nén (mm2) A s1 = A 's = 3x387 = 1161 (mm ) A s2 = 2x387 = 774 (mm ) fc' : Cờng độ chịu nén bê tông (Mpa), fc' = 30 (Mpa) fy : Cờng độ chảy côt thép, fy = 420 (Mpa) a : Chiều cao vùng nén tơng đơng d : Đờng kính cọc, d = 450 (mm) E : Mô đun đàn hồi cốt thép, E = x10 ( Mpa ) Chiều cao vùng nén tơng đơng đợc xác định theo công thức : a= A s1fy + A s fy A 's fy 0.85.d.fc' = (1161 + 774 1161)x 420 = 30.35mm 0.85x 450 x28 Do fc =28 MPa = 0,85 Vị trí trục trung hòa đợc xác định : c= a 30.35 = = 35.71mm 0.85 + Kiểm tra chảy dẻo cốt thép chịu kéo chịu nén theo điều kiện : 's = 0.003 c d 's c 'y = fy' Es 25 Đờng sắt K47 Thiết kế môn học móng s1 = 0.003 fy d s1 c y = c Es s = 0.003 fy d s2 c y = c Es Trong : ds1 ds2 : Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đến thớ bê tông chịu nén d 's : Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu nén đến thớ bê tông chịu nén ngoai ' Ta có : y = y = 's = 0.003 fy Es = 420 = 2.1x10 2x10 35.71 50 = 1.2x10 35.71 ( 400 35.71) s1 = 0.003 = 0.03 35.71 (225 35.71) s = 0.003 = 0.016 35.71 Vậy tất cốt thép chảy Giả thiết + Mô men kháng uốn danh định : a M n = 0.85a.d.fc' d s1 A s2 fy ( d s1 d s ) + A 's fy d s1 d 's 30.35 M n = 0.85x30.35x 450 x 28 400 774x 420( 400 225 ) + 1161x 420( 400 50 ) = 238.86x106 N.mm = 238.86 KN.m ( ) + Mô men kháng uốn tính toán : Mr = f.Mn = 0.9x238.86 =214.98 (KN.m) > Mtt = 21.44 (KN.m) Đạt Kiểm tra hàm lợng cốt thép tối đa hàm lợng cốt thép tối thiểu c 35.71 = = 0.158 < 0.42 => Đạt d s2 225 As 8x387 = = 0.017 bxd ( 450 50)450 f' 28 = 0,03 ì c = 0.03 ì = 0.002 fy 420 = => > => Đạt Kết luận : Cốt thép đợc chọn bố trí nh đảm bảo khả chịu lực 26 Đờng sắt K47 Thiết kế môn học móng 7.2 Bố trí cốt thép đai cho cọc Do cọc chủ yếu chịu nén, chịu cắt nhỏ nên không cần duyệt cờng độ cốt thép đai Vì cốt thép đai đợc bố trí theo yêu cầu cấu tạo + Đầu cọc ta bố trí với bớc cốt đai 50 mm chiều dài là: 1350 mm + Tiếp theo ta bố trí với bớc cốt thép đai 100 mm chiều dài là:1100mm + Đoạn lại đoạn cọc (phần đoạn cọc) bố trí với bớc cốt đai : 150 mm 7.3 Chi tiết cốt thép cứng mũi cọc Cốt thép mũi cọc có đờng kính 40, với chiều dài 100 mm Đoạn nhô khỏi mũi cọc 50 mm 7.4 Lới cốt thép đầu cọc đầu cọc bố trí số lới cốt thép đầu cọc có đờng kính mm ,với mắt lới a = 50 ì 50mm Lới đợc bố trí nhằm đảm bảo cho bê tông cọc không bị phá hoại chịu ứng suất cục trình đóng cọc 7.5 Vành đai thép đầu cọc Đầu cọc đợc bọc vành đai thép thép có chiều dày = 10 mm nhằm mục đích bảo vệ bê tông đầu cọc không bị hỏng đóng cọc có tác dụng để hàn nối đốt cọc thi công với 7.6 Cốt thép móc cẩu Cốt thép móc cẩu đợc chọn có đờng kính 22 Do cốt thép bố trí cọc thừa ta sử dụng cốt thép móc cẩu làm móc treo ta không cần phải làm móc thứ tạo điều kiện thuận lợi cho việc thi công để cọc bãi Khoảng cách từ đầu đoạn cọc đến móc neo a = 2m = 2000 mm vIII tính mối nối thi công cọc Ta sử dụng mối nối hàn để nối đoạn cọc lại với Mối nối phải đảm bảo cờng độ mối nối tơng đơng lớn cờng độ cọc tiết diện có mối nối Để nối đốt cọc lại với ta sử dụng thép góc L-100 ì 100 ì 12 táp vào góc cọc sử dụng đờng hàn để liên kết hai đầu cọc Ngoài để tăng thêm an toàn cho mối nối ta sử dụng thêm thép 500x100x10mm đợc táp vào khoảng hai thép góc để tăng chiều dài hàn nối 27 Đờng sắt K47 [...]...Thiết kế môn học nền móng Lớp 1 2 3 Hệ số sức Q qs kháng qs (N) 27360 120774 931608 0.36 0.56 0.36 qs Q qs (N) 9849.6 67633.44 335378.88 412861.9 Tổng 3.2.2 Sức kháng mũi cọc Qp Sức kháng mũi cọc Qp: Qp = qp... trọng lợng thể tích đẩy nổi của lớp đất 2 3 dn : trọng lợng thể tích đẩy nổi của lớp đất 3 h1 ; h2 ; h3 tơng ứng là bề dày lớp đất 1, 2, 3 Ta có: dn = Với : ( 1) ì n 1+ e 11 Đờng sắt K47 Thiết kế môn học nền móng : tỷ trọng của từng lớp đất n : trọng lợng thể tích của nớc = 9.81 KN/m3 e: hệ số rỗng tự nhiên của lớp đất tơng ứng Căn cứ vào số liệu thí nghiệm của từng lớp đất ta thấy của các lớp... Vậy sức kháng nén dọc trục theo đất nền: QR =412861.9+482889.6 = 895752N 895.75 KN 3.3 Sức kháng dọc trục của cọc đơn Ptt Sức kháng dọc trục của cọc đơn đợc xác đinh nh sau: 12 Đờng sắt K47 Thiết kế môn học nền móng Ptt = min( PR , Q R ) =min(3831.1; 895.75) = 895.75 KN iV chọn số lợng cọc và bố trí cọc trong móng 4.1 Tính số lợng cọc n: Số lợng cọc n đợc xác định nh sau: n N Ptt Trong đó: N : Tải... Khoảng cách tim các hàng cọc theo phơng ngang cầu là 1200 mm + Khoảng cách từ tim cọc ngoài cùng đến mép bệ theo cả hai phơng dọc cầu và ngang cầu là 500 mm 13 Đờng sắt K47 50 3@120=360 50 460 Thiết kế môn học nền móng P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 P18 P19 P20 P21 P22 P23 P24 50 5@120=600 50 700 4.2.2 Tính thể tích bệ Với 24 cọc bố trí nh hình vẽ, ta có các kích bệ là: 4600mm... (1.25x24.5 - 9.81)x64.4=15548.27KN Tải trọng ngang: H C2 Đ = H1C Đ = 210 KN Mômen M C2 Đ = M 1C Đ + H 1C Đ xH b = 1662.5+ 210x2 = 2082.5KN.m Tổ hợp tải trọng tác dụng LÊN ĐáY Bệ 14 Đờng sắt K47 Thiết kế môn học nền móng Tải trọng Đơn vị TTGHSD TTGHCĐ Tải trọng thẳng đứng kN 10787.27 15548.27 Tải trọng ngang kN 120.00 210.00 Mômen kN.m 1190 2082.5 V kiểm toán theo trạng thái giới hạn cờng độ i 5.1 Kiểm... 86.3 = 862.7 KN Ptt = 895.75 KN => Đạt 5.2 Kiểm toán sức kháng dọc trục của nhóm cọc Công thức kiểm toán sức kháng dọc trục của nhóm cọc : Vc Q R = g Q g = g1 Qg1 + g 2 Qg2 15 Đờng sắt K47 Thiết kế môn học nền móng Trong đó: VC : Tổng lực gây nén nhóm cọc đã nhân hệ số VC = 15548.27 (kN) QR : Sức kháng đỡ dọc trục tính toán của nhóm cọc g : Hệ số sức kháng đỡ của nhóm cọc Qg : Sức kháng đỡ dọc trục... Chiều sâu của nhóm cọc NC : Hệ số phụ thuộc tỷ số Z/X Su : Cờng độ chịu cắt không thoát nớc dọc theo chiều sâu cọc (MPa) Su : Cờng độ chịu cắt không thoát nớc ở đáy móng (MPa) 16 Đờng sắt K47 Thiết kế môn học nền móng Do hiện nay theo quy trình của cha có công thức đầy đủ để tính toán cho cọc ngàm vào các lớp đất không đồng nhất.Và với thiết kế cọc co l = 29m ngàm sâu vào tầng chịu lực(lớp thứ 3) một... 22358.6 + 32192.64 = 54551.24 KN g2 = Hệ số sức kháng của cọc đơn, g2 = 0.36 Vậy sức kháng dọc trục của nhóm cọc: QR = 0.36 x 54551.24 = 19638.4464 KN > VC = 15548.27 KN Đạt 17 Đờng sắt K47 Thiết kế môn học nền móng VI kiểm toán theo trạng thái giới hạn sử dụng 6.1 Xác định độ lún ổn định Do lớp đất 1, 2, 3, là các lớp đất yếu, lớp đất 4 là lớp đất tốt nên độ lún ổn định của kết cấu móng đợc xác định... móng tơng đơng B : Chiều rộng hay chiều nhỏ nhất của nhóm cọc (mm), B = 4050 mm Db : Độ sâu chôn cọc trong lớp đất chịu lực D : Độ sâu hữu hiệu lấy bằng 2Db/3 (mm), D = 13870 mm 18 Đờng sắt K47 Thiết kế môn học nền móng Ncorr: Giá trị trung bình đại diện đã hiệu chỉnh cho số đếm SPT của tầng phủ trên độ sâu B phía dới đế móng tơng đơng (Búa/300mm) I : Hệ số ảnh hởng của chiều sâu chôn hữu hiệu của nhóm... 3 h3 = 8 28x(4.3-2.4) + 7.02x3.9 + 8.65x20.8 = 223.03 KN/m2 => 'v = 223.03 KN/m2 0.223N/mm2 Thay số vào ta có: 1.92 N corr = 0.77 log 20 = 14.4 (Búa/300mm) 10 0.223 19 Đờng sắt K47 Thiết kế môn học nền móng 30 q.I B 30 x0.440 x0.572 4050 => = = = 33.4mm 14.4 N corr Vậy độ lún của nhóm cọc là: 33.4mm = 3.34 cm 6.2 Kiểm toán chuyển vị ngang của đỉnh cọc Sử dụng phần mền tính toán nền móng