ĐỒ án môn học nền MÓNG

ĐỒ ÁN MƠN HỌC NỀN MĨNG Giáo viên hướng dẫn: Trần Văn Hùng Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn A Lớp: KSXD Cầu đường - Khoá Mã đề bài: 01KSCĐ001-17 I SỐ LIỆU THIẾT KẾ A SỐ LIỆU TẢI TRỌNG Đơn vị kN kN kN kN kN kN Tải trọng Nttc – Tĩnh tải tiêu chuẩn Nhtc – Hoạt tải tiêu chuẩn Htcx – Hoạt tải tiêu chuẩn dọc cầu Htcy – Hoạt tải tiêu chuẩn ngang cầu Mtcx – Momen hoạt tải tiêu chuẩn dọc cầu Mtcy – Momen hoạt tải tiêu chuẩn ngang cầu nh - Hệ số vượt tải hoạt tải gây nt - Hệ số vượt tải tĩnh tải gây Giá trị 5250 1350 150 170 950 800 1,4 1,1 B SỐ LIỆU THUỶ VĂN VÀ CHIỀU DÀI NHỊP Tên cao độ Mực nước cao (MNCN) Mực nước thấp (MNTN) Mực nước thông thuyền MNTT) Chiều cao thông thuyền (Htt) Mực nước thi công (MNTC) Cao độ mặt đất 0.00 (CĐMĐ) Cao độ mặt đất sói lở (CĐMĐXL) Chiều dài nhịp L Cao độ đỉnh trụ (CĐĐT) Cao độ đáy dầm (CĐĐD) Đơn vị m m m m m m m m m m Số liệu 6.00 4.00 5.00 6.00 Lấy cao MNTN 1,5m Mặt lớp đất cốt 0.00 - 1.60 41.40 10.70 11.00 C SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT D MẶT CẮT TRỤ CẦU CĐĐáy dầm +11000 CĐĐỉnh Trụ +10700 Mx Hx N My 800 Hy N 250 250 = 6000 600 1700 1500 MNTT +5000 1200 1200 5800 MNCN +6000 H thoâng thuyền 5000 500 MNTN +4000 HÌNH CHIẾU DỌC CẦU HÌNH CHIẾU NGANG CẦU Hình 1: Hình chiếu trụ cầu E YÊU CẦU: - Tổng hợp số liệu địa chất công trình - Thiết kế hai phương án móng cọc: Móng cọc đài thấp móng cọc đài cao - So sánh lựa chọn phương án móng hợp lí 1500 F MẶT CẮT ĐỊA CHẤT HỐ KHOAN Phần I BÁO CÁO ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH Lớp 1: Bùn sét mầu nâu đỏ, trạng thái dẻo mềm Chiều dày lớp đất 10m, cao độ mặt lớp +0.00, đáy lớp -10.00 Chỉ số dẻo: Ip =WL -Wp = 39,4 – 21,1 = 19,3% W  WP 32,1  21,1   0,6 Độ sệt đất: IL= WL  WP 18,3  (1  0,01.W ) 27,3(1  0,01.32,1) 1    0,9815 Hệ số rỗng: e = S  18,2 .0,01.W Độ bão hoà: Sr   0,893 e Lớp 2: Sét mầu nâu đỏ, trạng thái cứng Chiều dày lớp đất 2,3m, cao độ mặt lớp -10.00, đáy lớp -12,30 Chỉ số dẻo: Ip =WL -Wp = 39,8 – 20,6 = 19,2% W  WP 19,7  20,6   0,047 Độ sệt đất: IL= WL  WP 19,2  (1  0,01.W ) 27,5(1  0,01.19,7) 1    0,679 Hệ số rỗng: e = S  19,6 .0,01.W Độ bão hoà: Sr   0,797 e Lớp 3: Sét pha màu xám nâu, trạng thái dẻo mềm Chiều dày lớp đất 7,8m, cao độ mặt lớp -12.30, đáy lớp -20,10 Chỉ số dẻo: Ip =WL -Wp = 37,5 – 24,6 = 12,9% W  WP 31,6  24,6   0,543 Độ sệt đất: IL= WL  WP 12,9  (1  0,01.W ) 26,9(1  0,01.31,6) 1    0,914 Hệ số rỗng: e = S  18,5 .0,01.W Độ bão hoà: Sr   0,93 e Lớp 4: Sét pha màu xám nâu, xám trắng, trạng thái dẻo mềm Cao độ mặt lớp -20,10 Chỉ số dẻo: Ip =WL -Wp = 38,2 – 22,1 = 16,1% W  WP 24,8  22,1   0,168 Độ sệt đất: IL= WL  WP 16,1  (1  0,01.W ) 27,2(1  0,01.24,8) 1    0,777 Hệ số rỗng: e = S  19,1 .0,01.W Độ bão hoà: Sr   0,868 e - NHẬN XÉT VÀ KIẾN NGHỊ + Điều kiện địa chất cơng trình: Địa chất hố khoan tương đối đơn giản, chủ yếu lớp sét, đặc biệt lớp có khả chịu lực tốt Lớp có khả chịu tải chiều dày nhỏ Vậy bố trí cọc tựa vào lớp đất + Đánh giá địa chất thuỷ văn: Khi xây dựng cầu, móng trụ cầu cản trở dòng chảy tự nhiên, gây sơi lở chung cho dòng chảy sói lở cục chân trụ Giả thiết cột nước sau xây xong dâng lên không đáng kể đồng thời xem chiều sâu nước trung bình chân cầu sau sói mực nước thi cơng (MNTC): htb = MNTC = 5m Giả thiết trụ bị ảnh hưởng sói cục Qua đánh giá lớp đất trên, lớp đất chủ yếu đất yếu Lớp đất tốt sâu, nên ta chọn phương án móng cọc hợp lí Giả pháp móng cọc bệ thấp cho thấy giá thành cao nên ta chọn giải pháp móng cọc bệ cao hợp lí Phần II THIẾT KẾ KĨ THUẬT I PHƯƠNG ÁN MĨNG CỌC ĐÀI CAO A LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC KẾT CẤU Kích thước cao độ bệ cọc Trụ cầu nằm xa bờ phải bảo đảm thông thuyền, thay đổi cao độ MNTN MNCN tương đối cao Chọn CĐĐB thấp MNTN 0,5m Cao độ mặt bệ (CĐMB): 3,5m Chiều dày bệ cọc: hb = 2m Cao độ đáy bệ (CĐĐB): 1,5m Kích thước cao độ cọc - Chọn cọc cọc BTCT đúc sẵn có kích thước (400x400mm) Cọc đóng vào lớp đất 4, dự kiến cao độ mũi cọc -26,5m Bê tông B25 - Chiều dài cọc (chưa kể chiều dài cọc ngàm vào đài) Lc: Lc = (cao độ đáy bệ) CĐĐB – (cao độ mũi cọc) CĐMC = 1,5 – (-26,5) = 28m Độ mảnh cọc: D/L = 0,4/28 = 0,0143 thoả mãn điều kiện: D   70 L 40 Tổng chiều dài cọc: L = Lc + 1m = 28 + = 29m Vậy chọn đốt cọc 10m + 10m + 9m Các cọc nối với liên kết hàn, mũi cọc dài 9m, Các đoạn nối khơng nằm mặt phẳng Tính tốn tải trọng trụ cầu Chiều cao đỉnh trụ (CCĐT) = MNTT + Htt – 0,3 = + – 0,3 = 10,7m Chiều cao cột trụ: Htr = CCĐT - chiều dày mũ trụ (CDMT) – Cao độ mặt bệ (CĐMB) = 10,7 – 1,4 – 3,5 = 5,8m Thể tích đỉnh trụ: V1 = 0,8.8.1,7 = 10,88m3 V2 = (5+8).1,7.0,5.0,6 = 6,63m3   1,22  1,2.3,3  5,8  29,53m Thể tích trụ: Vtr   3,14   Thể tích trụ tính đến mặt bệ: V = V1 + V2 + Vtr = 10,88 + 6,63 + 29,53 = 47,04m3   1,22  1,2.3,3  0,5  2,545m3 Thể tích cột trụ ngập nước: Vtr   3,14   B TỔ HỢP TẢI TRỌNG Tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn a Tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn theo phương dọc cầu với MNTN Tải trọng thẳng đứng tiêu chuẩn dọc cầu: N tc  N tct  N tch   bt Vtru ï   n Vtng  5250  1350  25.47,04  10.2,545  7750,55kN Tải trọng ngang tiêu chuẩn dọc cầu: Htcx = 150kN Momen tiêu chuẩn dọc cầu: Mtc  Mtcy  Htcx (CÑÑT CÑÑB)  800  150.(10,7  1,5)  2180 kN.m b Tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn theo phương ngang cầu với MNTN Tải trọng thẳng đứng tiêu chuẩn ngang cầu: N tc  N tct  N tch   bt Vtru ï   n Vtng  5250  1350  25.47,04  10.2,545  7750,55kN Tải trọng ngang tiêu chuẩn dọc cầu: Htcx = 170kN Momen tiêu chuẩn dọc cầu: Mtc  Mtcx  Htcy (CÑÑT CÑÑB)  950  170.(10,7  1,5)  2514 kN.m Tổ hợp tải trọng tính tốn a Tổ hợp tải trọng tính tốn theo phương dọc cầu với MNTN Tải trọng thẳng đứng tính tốn dọc cầu: N tt  1,1.N tct  1,4.N tch  1,1  bt Vtru ï   n Vtng    1,1.5250  1,4.1350  1,1. 25.47,04  10.2,545  8930,605kN Tải trọng ngang tính tốn dọc cầu: Httx = 1,4.150 = 210kN Momen tính tốn dọc cầu: Mdtt  1,4.Mytc  Hxtt (CÑÑT CÑÑB)  1,4.800  210.(10,7  1,5)  3052 kN.m b Tổ hợp tải trọng tính tốn theo phương ngang cầu với MNTN Tải trọng thẳng đứng tính tốn ngang cầu: N tt  1,1.N tct  1,4.N tch  1,1  bt Vtru ï   n Vtng    1,1.5250  1,4.1350  1,1. 25.47,04  10.2,545  8930,605kN Tải trọng ngang tính tốn ngang cầu: Htty = 1,4.170 = 238kN Momen tính tốn ngang cầu: ng Mtt  1,4.Mtcx  Htty (CÑÑT CÑÑB)  1,4.950  238.(10,7  1,5)  3519,6 kN.m C XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC Theo vật liệu làm cọc Pv  (R a Fa  R bt Fbt ) Trong đó: : hệ số ảnh hưởng độ mảnh cọc, phụ thuộc tỉ số l0/d Coi cọc ngàm chặt đài đầu khớp nên  = 0,7  .l 0,7.26,5   46,375 Tra bảng 10.3 phụ lục nội suy ta được:  = 0,88 d 0,4 Fa: Tổng diện tích mặt cắt ngang cốt thép cọc Fa  3,14.1,82  20,34cm Fb: Tổng diện tích mặt cắt ngang bê tơng cọc Fb = Fc - Fa = 40.40 – 20,34 = 1579,66 cm2 Pv  (R a Fa  R bt Fbt )  0,88.(2800.20,34  1579,66.115)  209979,4kG  209,98T Pv = 209,98T Theo điều kiện đất Theo phương pháp thống kê: Cọc chịu nén: Pñn  0,7.m.(1.2 u. i l i  3 F.R i ) n Cọc chịu kéo: Pñn  0,4.m.1.2 u. i l i i 1 Trong đó: m: hệ số điều kiện làm việc chọn m = Dùng cọc đóng nên 1 = 2 = 3 =1 u: chu vi cọc, u = 4.0,4 = 1,4m - Tính lực ma sát đơn vị trung bình i tra bảng nội suy ta có:  1  1T/m B1  0,6   Lớp 1:   L1  5m   l1  10m   2  6,71T/m B2  -0,047   Lớp có:    L'1  11,5m   l  2,3m   3  2,24T/m B3  0,543  Lớp có:    L1  16,2m   l3  7,8m  4  8,362T/m B4  0,168  Lớp có:    L1  23,3m   l  6,4m Mũi cọc lớp có: B4  0,168    Ri = 762T/m L  26,5m  Thay số ta có: Pđn  0,7.1 1.1.1,4 1.10  6,71.2,3  7,8.2,24  6,4.8,362   0,16.762   179,83T Pñk  0,4.1.1.1.1,4 1.10  6,71.2,3  7,8.2,24  6,4.8,362   94,5T D XÁC ĐỊNH SỐ LƯỢNG CỌC VÀ BỐ TRÍ CỌC Số lượng cọc Phản lực đầu cọc tác dụng lên đáy đài: P  tt Pđn (3d)  179,83  124,8T (3.0,4)2 Diện tích sơ đáy đài: Fsb  N tt 893,1   7,4m tt P   tb hñ 1,1 124,8  2,2.2.1,1 Số lượng cọc: n c   N tt  N ñtt n ñ P  1,5 893,06  2,2.7,4.2.1,1  7,7 cọc 179,83 chọn 12 cọc Bố trí cọc Chọn 12 cọc bố trí thành ba hàng hàng cọc, hàng cọc, cọc bố trí khoảng cách hình 2 10 11 12 3,4m R600 1,2m 1,6m 1,2m 5,8m Hình 2: Sơ đồ bố trí cọc Khoảng cách cọc từ: 3d 6d với d chiều dài cạnh cọc Khoảng cách từ mép cọc đến mép đài từ: a 25cm, chọn a = 30cm Khoảng cách hai tim cọc theo phương dọc cầu (phương x) S = 3d = 3x0,4 = 1,2 m Khoảng cách hai tim cọc theo phương ngang cầu (phương y): D = 4d = 4x0,4 = 1,6 m Kích thước đài: B = 2a + 2S + d = 0,3.2 + 2,4 + 0,4 = 3,4 m A = 2a + 3D + d = 0,3.2 + 4,8 + 0,4 = 5,8 m Tải trọng có hiệu phần bệ trụ: NB = A.B.h.(bt - n).1,1 = 5,8.3.2.(2,5 - 1).1,1 = 57,42T E KIỂM TỐN MĨNG CỌC THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN Kiểm tra sức chịu tải cọc theo trạng thái giới hạn thứ I a Xác định nội lực đầu cọc (móng cọc bệ cao): - Chiều dài chịu nén chịu uốn cọc: Cọc ma sát: KL = d/5 = 0,4/5 = 0,08; E = 30000Mpa = 30000000kN/m2; F = 0,16m2; Đất sét dẻo cứng nên Ch = 4000 kN/m4; Fm = 0,16m2 LN = L0 + h + K L E.F K E.F 0,08.30000000.0,16 = 3,1 + 24,9 + = 49,4m  L 4000.28.0,16 m.L c Fm Ch Fm chọn  = 7; ta có h = 24,9m > 2d = 2.7.0,4 = 5,6m LM = h + d = 3,1 + 7.0,4 = 5,9m Tải trọng tính tốn theo phương dọc cầu: Ntt = 893,06 + 57,42 = 950,48T; Mytt = 305,2T.m; Hxtt = 21T Gọi u, v,  chuyển vị ngang, chuyển vị thẳng đứng góc xoay bệ quanh trọng tâm O bệ rik: phản lực liên kết i chuyển vị liên kết k gây Ta có hệ phương trình tắc:  rvv v  rvu u  rv  N tt  tt  ruv v  ruu u  ru  H x  tt  rv v  ru u  r  M y Cọc bố trí hai hàng theo phương ngang cầu xiên theo tỉ lệ 1:10 nên ta có góc xiên  = 5,710 LN = 32m; LM = 5,9m; Jc = bh3/12 = 40.403/12 = 2,133.10-3m4 Cos2 = 0,99; Cos = 0,995; Sin2 = 0,03; Sin = 0,0995; x1 = 1,2m; x2 = 0; x3 = -1,2m n rvv  E i 1 Fi  0,16  0,16 0,16 cos2 i  3000000.4  0,99   0,99   115821,9 L Ni 49,4 49,4  49,4  n Fi J ruu  E  sin  i  12E  i cos2  i  i 1 L Ni i 1 L Mi n  0,16  2,133.10 3  3000000.4  0,03.2    12 0,99.2       6788,69 5,93  49,4  r n Fi J  E x i cos i  4E  i  i 1 L Ni i 1 L Mi n  0,16 2,133.10 3  2 3000000.4  1,2 0,99  0.1  1,2 0,99  4.4   180788,4 5,9  49,4  n F rvu  ruv  E i sin i cos i i 1 L Ni   3000000.4 n rv  rv  E i 1  0,16  0,995.0,0995   0,995.(0,0995)   32 Fi 0,16 x i cos2 i  3000000.4 1,2.0,99   (1,2).0,99   L Ni 32 10 Ta có: N tc  6eA  775,055  57,42  6.0,629   1     tb H m  1    2.26,5 Fqu  A qu  63,19 7,1   P tc max tc tc Pmax  73,18T/m ;Pmin  59,17T/m Xác định khả chịu tải đáy móng khối quy ước: R tcqu  m1 m (1,1A.Bqu   1,1B.H m  ' 3.D.c) k tc Trong đó: Lớp đất mũi cọc lớp đất nên  =22,750 =>Tra bảng 5.8 phụ lục ta có: A = 0,66; B = 3,65; D = 6,2 m1: hệ số điều kiện làm việc đất, chọn m1 = m2: hệ số điều kiện làm việc cơng trình tác động qua lại với đất, chọn m2 = ktc =1: Hệ số tin cậy : trọng lượng riêng đất mũi cọc,  = 20kN/m3 ’: trọng lượng riêng trung bình đất từ đáy móng quy ước lên mặt đất '    h h dn i i i  0,873.10  1,042.2,3  0,883.7,8  0,968.6,4  0,914T/m 26,5 c: lực dính đất mũi cọc, c = 27kN/m2 Thay vào ta có: 1.1 (1,1.0,663.7,1.0,968  1,1.3,65.26,5.0,914  3.6,2.2,73)  153,037T /m R tcqu  Kiểm tra điều kiện ổn định: tc Pmax  73,18/m  1,2R tcqu  183,64T/m  tc Pmin  59,17T/m  => Vậy đất đáy móng khối quy ước làm việc ổn định theo cường độ Kiểm toán theo trạng thái giới hạn thứ II (Kiểm toán biến dạng nền) a Kiểm tra lún đáy móng khối quy ước Áp lực gây lún tâm móng: Pgl  Ptbtc   '.H m  66,175  0,914.26,5  41,954T/m Chia lớp đất mũi cọc thành nhiều lớp nhỏ, lớp dày: hi  Bqu  7,1  1,775m , chọn hi = 1,5m Ta có bảng tính lún sau: 16 Lớp Điểm zi (m) 1,5 4,5 7,5 10,5 12 2zi/Bqu Aqu/Bqu K0 0,423 0,845 1,268 1,69 2,113 2,535 2,958 3,38 1,253 1,253 1,253 1,253 1,253 1,253 1,253 1,253 1,253 0,73303 0,60845 0,50925 0,41521 0,33285 0,26604 0,21404 0,17416 z (kN/m2) 41,954 30,753 25,527 21,365 17,42 13,965 11,161 8,98 7,307 bt (kN/m2) 24,221 25,673 27,125 28,577 30,029 31,481 32,933 34,385 35,837 Ta thấy bt = 35,837T/m2 > 5.gl = 7,307T/m2 Do ta tính lún đến lớp thứ ngưng Độ lún móng khối quy ước:  41,954   30,754  25,527  21,365  17,42   zi 0,8.1,5    0,1013m S  .h i   E 1900  6,022   13,936  11,161  8,98  7,307     S  0,1013m  10,13cm  Sgh  1,5 L  1,5 50  10,6cm thỏa mãn yêu cầu G TÍNH TỐN BỐ TRÍ CỐT THÉP CHO ĐÀI CỌC VÀ CỌC Kiểm tra theo điều kiện xuyên thủng đài cọc Chọn khoảng cách đặt lưới thép phủ đầu cọc: 0,05 m Chọn cọc ngàm vào đài 0,5m Chiều cao làm việc h0 = hđ – hng cọc – hphủ = – 0,5 - 0.05 = 1,45 (m) - Kiểm tra theo điều kiện chống chọc thủng: Vì ho = 1,45m nên 2h o  bc  2.1,45  0,6  3,5m  b  3,4m Pxt  (ak + b).ho.k.Rk  ho  P xt (ak  b).k.R k Ta có: c = 0,15 – 0,4/2 = -0,05m tra bảng 10.15 k = 1,135 Pxt = 3Pmax = 3.104,7 = 314,1T Nên ho  314,1  0,035m , ho = 1,45m thỏa mãn (1,2  3,4).1,315.1450 - Kiểm tra theo điều kiện phá hoại mặt phẳng nghiêng: P xt h 314,1.1,45 P xt h o  1,45m     0,118m nên thỏa mãn b tb R k F.R k 2,65.1450 Vậy đài cọc không bị xuyên thủng Chọn bố trí cốt thép đài cọc 17 1,2m R600 11 12 3,4m 1,6m 1,2m 0,6m 0,45m 10 5,8m Hình 3: Vị trí mặt cắt tính cốt thép Theo phương I-I (cọc 1,5 cọc 9): ri lấy nửa cung tròn đến mép cọc Mơ men: M II   Pi ri  3.104,7.0,45  141,345T.m MII 141,345.105   38,68cm 0,9.h R a 0,9.145.2800 Diện tích thép: Fa  Chọn 1718 a210 Theo phương II-II (cọc ÷ 4): Mơ men: M II   Pi ri  2.(104,7  53,71).0,6  190,092T.m MII 190,092.105   52,02cm 0,9.h R a 0,9.145.2800 Diện tích thép: Fa  Chọn 2616 a230 1,6m R600 a210 26016 1,2m 17018 a230 0,6m 0,45m 11 10 Hình 4: Bố trí cốt thép đáy bệ Kiểm tra cọc làm việc theo cẩu, lắp a Kiểm tra cọc làm việc theo vận chuyển Tính thép cọc: Dựa vào sơ đồ cẩu cọc vận chuyển, xếp cọc bãi, cẩu cọc đóng cọc để tính cốt thép cọc Tải tác dụng lên cọc chủ yếu 18 trọng lượng thân cọc Trọng lượng thân cọc 1m dài: q  n.Fc  bt  1,4.0,16.2,5  0,56T /m Trong đó: Fc: diện tích tiết diện ngang cọc bt: khối lượng riêng bê tông, bt =2,5T/m3 n: hệ số vượt tải, n = 1,4 Ta có biểu đồ mơment q trình cẩu lắp, vận chuyển: q 2T.m d 2T.m 1,172T 1,172T 0,818T 0,818T 2700 2700 6600 A B Hình 5: Sơ đồ làm việc vận chuyển cọc q.l2 q  0,207.L  0,56.(0,207.10)2     1,2T.m 2 2 Ta có: Mmax Qmax = 1,172T b Kiểm tra cọc làm việc theo dựng lắp Mmax = 0,043.q.L2 = 0,043.0,56.102 = 2,408T.m Khi có kể đến hệ số động Kđ = nên giá trị mơ men tính tốn lớn nhất: Mmax = 2,048.2 = 4,816 T.m M 4,816.105 Diện tích thép: Fa    5,62cm 0,9.h Ra 0,9.34.2800 Ta có biểu đồ mơ men dựng lắp cọc hình Theo ta chọn 318 có Fa = 7,63cm2 > 5,62cm2 nên đảm bảo u cầu - Tính thép móc cẩu: Thép làm móc cẩu thỏa điều kiện: Pcoïc  R k Fa Pcọc = q.L = 0,56.10 = 5,6T 19 q 4,816T.m Hình 6: Sơ đồ cẩu lắp biểu đồ mô men Đường kính thép làm móc cẩu lắp: d Pc 5,6.105.4   15,96cm .R a 3,14.2800 Chọn móc cẩu 16 II PHƯƠNG ÁN MÓNG CỌC ĐÀI THẤP A LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC KẾT CẤU Kích thước cao độ bệ cọc Trụ cầu nằm xa bờ phải bảo đảm thông thuyền, thay đổi cao độ MNTN MNCN tương đối cao Phương án móng cọc đài thấp nên Chọn CĐĐB thấp chiều sâu sói lở thấp để đảm bảo cọc không chịu tải trọng ngang, chọn CĐĐB ≤ -1,6m Cao độ mặt bệ (CĐMB): 1,0m Chiều dày bệ cọc: hb = 2m Cao độ đáy bệ (CĐĐB): -2m Kích thước cao độ cọc - Chọn cọc cọc BTCT đúc sẵn có kích thước (400x400mm) Cọc đóng vào lớp đất 4, dự kiến cao độ mũi cọc -27m Bê tông B25 - Chiều dài cọc (chưa kể chiều dài cọc ngàm vào đài) Lc: Lc = (cao độ sói lở) CĐXL – (cao độ mũi cọc) CĐMC = -2 – (-27) = 25m Độ mảnh cọc: D/L = 0,4/25 = 0,016 thoả mãn điều kiện: D    0,025 70 L 40 Tổng chiều dài cọc: L = Lc + 1m = 25 + = 26m Vậy chọn đốt cọc 10m + 8m + 8m Các cọc nối với liên kết hàn, mũi cọc dài 8m, Các đoạn nối không nằm mặt phẳng Tính tốn tải trọng trụ cầu Chiều cao đỉnh trụ (CCĐT) = MNTT + Htt – 0,3 = + – 0,3 = 10,7m Chiều cao cột trụ: Htr = CCĐT - chiều dày mũ trụ (CDMT) – Cao độ mặt bệ (CĐMB) 20 = 10,7 – 1,4 – = 8,2m Thể tích đỉnh trụ: V1 = 0,8.8.1,7 = 10,88m3 V2 = (5+8).1,7.0,5.0,6 = 6,63m3   1,22 Thể tích trụ: Vtr   3,14  1,2.3,3  8,2  41,7413m   Thể tích trụ tính đến mặt bệ: V = V1 + V2 + Vtr = 10,88 + 6,63 + 41,7413 = 59,2513m3   1,22 Thể tích cột trụ ngập nước: Vtr   3,14  1,2.3,3  4,5  22,91m   B TỔ HỢP TẢI TRỌNG Tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn a Tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn theo phương dọc cầu với MNTN Tải trọng thẳng đứng tiêu chuẩn dọc cầu: N tc  N ttc  N tch   bt Vtru ï   n Vtng  5250  1350  25.59,2513  10.22,91  7852,183kN Tải trọng ngang tiêu chuẩn dọc cầu: Htcx = 150kN Momen tiêu chuẩn dọc cầu: Mtc  Mtcy  Htcx (CÑÑT CÑÑB)  800  150.(10,7  (2))  2705kN.m b Tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn theo phương ngang cầu với MNTN Tải trọng thẳng đứng tiêu chuẩn ngang cầu: N tc  N ttc  N tch   bt Vtru ï   n Vtng  5250  1350  25.59,2513  10.22,91  7852,183kN Tải trọng ngang tiêu chuẩn dọc cầu: Htcx = 170kN Momen tiêu chuẩn dọc cầu: Mtc  Mtcx  Htcy (CÑÑT CÑÑB)  950  170.(10,7  (2))  3109 kN.m Tổ hợp tải trọng tính tốn a Tổ hợp tải trọng tính tốn theo phương dọc cầu với MNTN Tải trọng thẳng đứng tính tốn dọc cầu:  N tt  1,1.N tct  1,4.N tch  1,1  bt Vtru ï   n Vtng   1,1.5250  1,4.1350  1,1  25.59,253  10.22,91  9042,448kN Tải trọng ngang tính tốn dọc cầu: Httx = 1,4.150 = 210kN Momen tính tốn dọc cầu: d Mtt  1,4.Mytc  Hxtt (CÑÑT CÑÑB)  1,4.800  210.(10,7  2)  3787kN.m b Tổ hợp tải trọng tính tốn theo phương ngang cầu với MNTN Tải trọng thẳng đứng tính tốn ngang cầu: 21  N tt  1,1.N tct  1,4.N tch  1,1  bt Vtru ï   n Vtng   1,1.5250  1,4.1350  1,1  25.59,253  10.22,91  9042,448kN Tải trọng ngang tính tốn ngang cầu: Htty = 1,4.170 = 238kN Momen tính tốn ngang cầu: ng Mtt  1,4.Mxtc  Htty (CÑÑT CÑÑB)  1,4.950  238.(10,7  2)  4352,6 kN.m C XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC Theo vật liệu làm cọc Pv  (R a Fa  R bt Fbt ) Trong đó: : hệ số ảnh hưởng độ mảnh cọc, phụ thuộc tỉ số l0/d Coi cọc ngàm chặt đài đầu khớp nên  = 0,7  .l 0,7.25   43,75 Tra bảng 10.3 phụ lục nội suy ta được:  = 0,89125 d 0,4 Fa: Tổng diện tích mặt cắt ngang cốt thép cọc Fa  3,14.1,82  20,34cm Fb: Tổng diện tích mặt cắt ngang bê tông cọc Fb = Fc - Fa = 40.40 – 20,34 = 1579,66 cm2 Pv  (R a Fa  R bt Fbt )  0,89125.(2800.20,34  1579,66.115)  212663,7kG  212,6637T Pv = 212,6637T Theo điều kiện đất Theo phương pháp thống kê: Cọc chịu nén: Pñn  0,7.m.(1.2 u. i l i  3 F.R i ) n Cọc chịu kéo: Pñn  0,4.m.1.2 u. i l i i 1 Trong đó: m: hệ số điều kiện làm việc chọn m = Dùng cọc đóng nên 1 = 2 = 3 =1 u: chu vi cọc, u = 4.0,4 = 1,4m - Tính lực ma sát đơn vị trung bình i tra bảng nội suy ta có:  1  1,05T/m B1  0,6  Lớp 1:    L1  6m   l1  8m  2  6,661T/m B2  -0,047   Lớp có:    L'1  11,15m   l  2,3m   3  2,24T/m B3  0,543  Lớp có:    L1  16,2m   l3  7,8m 22  4  8,397T/m B4  0,168   Lớp có:    L1  23,55m   l  6,9m  Mũi cọc lớp có: B4  0,168   Ri = 768T/m L  27m  Thay số ta có: Pñn  0,7.1 1.1.1,4 1,05.8  6,661.2,3  7,8.2,24  6,9.8,397   0,16.768  183,165T Pñk  0,4.1 1.1.1,4 1,05.8  6,661.2,3  7,8.2,24  6,9.8,397   97,149T D XÁC ĐỊNH SỐ LƯỢNG CỌC VÀ BỐ TRÍ CỌC Số lượng cọc Phản lực đầu cọc tác dụng lên đáy đài: P  tt Pñn (3d)  183,165  127,2T (3.0,4)2 Diện tích sơ đáy đài: N tt 904,2448 Fsb  tt   7,54m P   tb hñ 1,1 127,2  2,2.3.1,1 Số lượng cọc: n c   N tt  N ñtt n ñ P  1,5 904,2448  2,2.7,54.3.1,1  7,85 cọc 183,165 chọn 12 cọc Bố trí cọc Chọn 12 cọc bố trí thành ba hàng hàng cọc, hàng cọc, cọc bố trí khoảng cách hình 2 10 11 12 3,4m R600 1,2m 1,6m 1,2m 5,8m Hình 2: Sơ đồ bố trí cọc Khoảng cách cọc từ: 3d 6d với d chiều dài cạnh cọc Khoảng cách từ mép cọc đến mép đài từ: a 25cm, chọn a = 30cm Khoảng cách hai tim cọc theo phương dọc cầu (phương x) S = 3d = 3x0,4 = 1,2 m Khoảng cách hai tim cọc theo phương ngang cầu (phương y): D = 4d = 4x0,4 = 1,6 m 23 Kích thước đài: B = 2a + 2S + d = 0,3.2 + 2,4 + 0,4 = 3,4 m A = 2a + 3D + d = 0,3.2 + 4,8 + 0,4 = 5,8 m Tải trọng có hiệu phần bệ trụ: NB = A.B.h.(bt - n).1,1 = 5,8.3,4.3.(2,5 - 1).1,1 = 97,614T E KIỂM TOÁN MÓNG CỌC THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN Kiểm tra sức chịu tải cọc theo trạng thái giới hạn thứ I a Xác định nội lực đầu cọc Pmax N  nc tt  M tty x max x i  M ttx y max y i  N : tổng tải trọng thẳng đứng tác dụng đáy đài cọc  N  N  N  904,2448  97,614  1001,859kN  M : tổng môment quy đáy đài cọc  M  3787kN.m ,  M  4352,6kN.m tt tt tt tt ñ tt tt y tt x Pmax Theo sơ đồ bố trí ta có xmax = 1,2m; xmin = ymax = 2,4m, ymin = 0,8m Cọc số 1, số 5, số 9: tt N tt M y x max M ttx y max 9042,448 3787.1,2 4352,6.2,4         1352,045kN 2 2 nc 12 x y 8.(1,2) 8.(0,8  2,4 )  i  i Cọc số 4, số 8,12: tt N tt M y x max M ttx y max 9042,448 3787.1,2 4352,6.2,4  Pmax        155,03kN 2 nc 12 8.(1,2) 8.(0,82  2,42 )  xi  yi tt n  Pmax  1352,045kN  Pñ  1831,65kN Ta có:  tt => Vậy cọc đủ khả chịu tải P  155,03kN    b Kiểm toán nội lực dọc trục Nmax ≤ Pv Nmax + Nc ≤ Pđ Nmax: Phản lực đầu cọc lớn nhất, Nmax = 135,2T Pv: Sức chịu tải cọc theo vật liệu, Pv = 212,66T Pđ: Sức chịu tải cọc theo đất nền, Pđ = 183,165T Nc: trọng lượng cọc có xét lực đẩy nổi, Nc = 25.0,16.(2,5 -1)*1,1 = 6,6T Ta có: Nmax = 135,2T < Pv = 212,66T Nmax + Nc = 135,2 + 6,6 = 141,8T < Pđ = 183,165T Vậy cọc đảm bảo chịu lực dọc trục c Kiểm toán ứng suất mũi cọc (móng khối quy ước) Xác định góc :   tb 24 tb: góc ma sát trung bình lớp đất phạm vi cọc tb   h  h i i  i 10.8,93  2,3.18,6  7,8.15,52  6,4.22,75  15,040 10  2,3  7,8  6,4  tb 15,04   3,76 4 Đáy móng khối quy ước có kích thước: A qu  A1  2Ltg  3,4  0,4  2.25tg3,76  7,1m Bqu  B1  2Ltg  4,8  0,4  2.25tg3,76  8,5m Diện tích đáy móng khối quy ước: Fqu  A qu Bqu  8,5.7,1  60,35m Điều kiện để đất đáy móng khối quy ước ổn định: tc  Pmax  1,2R tc  tc  Pmin   tc tc  Ptb  R Ta có độ lệch tâm theo phương dọc cầu eA: eA  M ttx N tt  3787  0,419m 9042,448 Ta có: tc Pmax  N tc  6eA  9042,448  6.0,419  1     tb H m  1    2,2.27 Fqu  A qu  60,35  8,5  tc tc Pmax  253,54kN/m ;Pmin  164,92kN/m Ta có độ lệch tâm theo phương ngang cầu eB: eA  M tty N tt  4352,6  0,481m 9042,448 Ta có: P tc max N tc  6eA  9042,448  6.0,481   1     tb H m  1    2,2.27 Fqu  A qu  60,35  7,1  tc tc Pmax  270,14kN/m ;Pmin  148,33kN/m Xác định khả chịu tải đáy móng khối quy ước: R tcqu  m1 m (1,1A.Bqu   1,1B.H m  ' 3.D.c) k tc Trong đó: Lớp đất mũi cọc lớp đất nên  =22,750 =>Tra bảng 5.8 phụ lục ta có: A = 0,66; B = 3,65; D = 6,2 m1: hệ số điều kiện làm việc đất, chọn m1 = 25 m2: hệ số điều kiện làm việc cơng trình tác động qua lại với đất, chọn m2 = ktc =1: Hệ số tin cậy : trọng lượng riêng đất mũi cọc,  = 20kN/m3 ’: trọng lượng riêng trung bình đất từ đáy móng quy ước lên mặt đất '    h h dn i i i  0,873.10  1,042.2,3  0,883.7,8  0,968.6,9  0,917T/m 27 c: lực dính đất mũi cọc, c = 27kN/m2 Thay vào ta có: 1.1 (1,1.0,663.7,1.0,968  1,1.3,65.26,5.0,917  3.6,2.2,73)  153,04T /m R tcqu  Kiểm tra điều kiện ổn định: tc Pmax  27,014T/m  1,2R tcqu  183,7T/m  tc Pmin  14,833T/m  => Vậy đất đáy móng khối quy ước làm việc ổn định theo cường độ Kiểm toán theo trạng thái giới hạn thứ II (Kiểm toán biến dạng nền) a Kiểm tra lún đáy móng khối quy ước Áp lực gây lún tâm móng: Pgl  Ptbtc   '.H m  66,175  0,914.26,5  41,954T/m Chia lớp đất mũi cọc thành nhiều lớp nhỏ, lớp dày: hi  Bqu  7,1  1,775m , chọn hi = 1,5m Ta có bảng tính lún sau: Lớp Điểm zi (m) 1,5 4,5 7,5 10,5 12 2zi/Bqu Aqu/Bqu K0 0,423 0,845 1,268 1,69 2,113 2,535 2,958 3,38 1,253 1,253 1,253 1,253 1,253 1,253 1,253 1,253 1,253 0,73303 0,60845 0,50925 0,41521 0,33285 0,26604 0,21404 0,17416 Ta thấy bt = 35,837T/m2 > 5.gl = 7,307T/m2 26 z (kN/m2) 41,954 30,753 25,527 21,365 17,42 13,965 11,161 8,98 7,307 bt (kN/m2) 24,221 25,673 27,125 28,577 30,029 31,481 32,933 34,385 35,837 Do ta tính lún đến lớp thứ ngưng Độ lún móng khối quy ước: S  .h i  zi E  41,954   30,754  25,527  21,365  17,42   0,8.1,5   0,1013m   1900  6,022   13,936  11,161  8,98  7,307     S  0,1013m  10,13cm  Sgh  1,5 L  1,5 50  10,6cm thỏa mãn u cầu G TÍNH TỐN BỐ TRÍ CỐT THÉP CHO ĐÀI CỌC VÀ CỌC Kiểm tra theo điều kiện xuyên thủng đài cọc Chọn khoảng cách đặt lưới thép phủ đầu cọc: 0,05 m Chọn cọc ngàm vào đài 0,5m Chiều cao làm việc h0 = hđ – hng cọc – hphủ = – 0,5 - 0.05 = 1,45 (m) - Kiểm tra theo điều kiện chống chọc thủng: Vì ho = 1,45m nên 2h o  bc  2.1,45  0,6  3,5m  b  3,4m Pxt  (ak + b).ho.k.Rk  ho  P xt (ak  b).k.R k Ta có: c = 0,15 – 0,4/2 = -0,05m tra bảng 10.15 k = 1,135 Pxt = 3Pmax = 3.104,7 = 314,1T Nên ho  314,1  0,035m , ho = 1,45m thỏa mãn (1,2  3,4).1,315.1450 - Kiểm tra theo điều kiện phá hoại mặt phẳng nghiêng: P xt h 314,1.1,45 P xt h o  1,45m     0,118m nên thỏa mãn b tb R k F.R k 2,65.1450 Vậy đài cọc không bị xuyên thủng Chọn bố trí cốt thép đài cọc 1,2m R600 11 12 3,4m 1,6m 1,2m 0,6m 0,45m 10 5,8m Hình 3: Vị trí mặt cắt tính cốt thép Theo phương I-I (cọc 1,5 cọc 9): ri lấy nửa cung tròn đến mép cọc 27 Mô men: M II   Pi ri  3.104,7.0,45  141,345T.m MII 141,345.105 Diện tích thép: Fa    38,68cm 0,9.h R a 0,9.145.2800 Chọn 1718 a210 Theo phương II-II (cọc ÷ 4): Mơ men: M II   Pi ri  2.(104,7  53,71).0,6  190,092T.m MII 190,092.105   52,02cm 0,9.h R a 0,9.145.2800 Diện tích thép: Fa  Chọn 2616 a230 1,6m R600 a210 26016 1,2m 17018 a230 0,6m 0,45m 11 10 Hình 4: Bố trí cốt thép đáy bệ Kiểm tra cọc làm việc theo cẩu, lắp a Kiểm tra cọc làm việc theo vận chuyển Tính thép cọc: Dựa vào sơ đồ cẩu cọc vận chuyển, xếp cọc bãi, cẩu cọc đóng cọc để tính cốt thép cọc Tải tác dụng lên cọc chủ yếu trọng lượng thân cọc Trọng lượng thân cọc 1m dài: q  n.Fc  bt  1,4.0,16.2,5  0,56T /m Trong đó: Fc: diện tích tiết diện ngang cọc bt: khối lượng riêng bê tông, bt =2,5T/m3 n: hệ số vượt tải, n = 1,4 Ta có biểu đồ mơment q trình cẩu lắp, vận chuyển: 28 q 2T.m d 2T.m 1,172T 1,172T 0,818T 0,818T 2700 2700 6600 A B Hình 5: Sơ đồ làm việc vận chuyển cọc q.l2 q  0,207.L  0,56.(0,207.10)2     1,2T.m 2 2 Ta có: Mmax Qmax = 1,172T b Kiểm tra cọc làm việc theo dựng lắp Mmax = 0,043.q.L2 = 0,043.0,56.102 = 2,408T.m Khi có kể đến hệ số động Kđ = nên giá trị mơ men tính tốn lớn nhất: Mmax = 2,048.2 = 4,816 T.m Diện tích thép: Fa  M 4,816.105   5,62cm 0,9.h Ra 0,9.34.2800 Ta có biểu đồ mơ men dựng lắp cọc hình Theo ta chọn 318 có Fa = 7,63cm2 > 5,62cm2 nên đảm bảo yêu cầu - Tính thép móc cẩu: Thép làm móc cẩu thỏa điều kiện: Pcoïc  R k Fa Pcọc = q.L = 0,56.10 = 5,6T 29 q 4,816T.m Hình 6: Sơ đồ cẩu lắp biểu đồ mơ men Đường kính thép làm móc cẩu lắp: d Pc 5,6.105.4   15,96cm .R a 3,14.2800 Chọn móc cẩu 16 30 ... Tổng hợp số liệu địa chất cơng trình - Thiết kế hai phương án móng cọc: Móng cọc đài thấp móng cọc đài cao - So sánh lựa chọn phương án móng hợp lí 1500 F MẶT CẮT ĐỊA CHẤT HỐ KHOAN Phần I BÁO CÁO... Vậy đất đáy móng khối quy ước làm việc ổn định theo cường độ Kiểm toán theo trạng thái giới hạn thứ II (Kiểm toán biến dạng nền) a Kiểm tra lún đáy móng khối quy ước Áp lực gây lún tâm móng: Pgl... Vậy đất đáy móng khối quy ước làm việc ổn định theo cường độ Kiểm toán theo trạng thái giới hạn thứ II (Kiểm toán biến dạng nền) a Kiểm tra lún đáy móng khối quy ước Áp lực gây lún tâm móng: Pgl